FR2571357A1 - PROCESS FOR PREPARING SILICA TUBULAR GLASS - Google Patents
PROCESS FOR PREPARING SILICA TUBULAR GLASS Download PDFInfo
- Publication number
- FR2571357A1 FR2571357A1 FR8514655A FR8514655A FR2571357A1 FR 2571357 A1 FR2571357 A1 FR 2571357A1 FR 8514655 A FR8514655 A FR 8514655A FR 8514655 A FR8514655 A FR 8514655A FR 2571357 A1 FR2571357 A1 FR 2571357A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- gel
- silica
- solution
- dry
- hour
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/016—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by a liquid phase reaction process, e.g. through a gel phase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/12—Other methods of shaping glass by liquid-phase reaction processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
- C03C1/006—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels to produce glass through wet route
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S65/00—Glass manufacturing
- Y10S65/901—Liquid phase reaction process
Abstract
PROCEDE DE PREPARATION DE VERRE TUBULAIRE EN SILICE. IL CONSISTE A AJOUTER DE LA SILICE EN PARTICULES ULTRAFINES A LA SOLUTION DE SOL OBTENUE EN HYDROLYSANT L'ALCOOLATE METALLIQUE EN UNE QUANTITE DE 0,2 A 5 MOLES DE SILICE PAR MOLE D'ALCOOLATE METALLIQUE; A PLACER LA SOLUTION DE SOL COMPRENANT LA SILICE EN PARTICULES ULTRAFINES DANS UN RECIPIENT CYLINDRIQUE ET A GELIFIER LA SOLUTION DE SOL EN FAISANT TOURNER LE RECIPIENT; A SECHER LE GEL POUR FORMER UN GEL SEC; ET A VITRIFIER LE GEL SEC POUR FORMER UN VERRE TUBULAIRE EN SILICE. APPLICATION AUX FIBRES OPTIQUES.PROCESS FOR PREPARING TUBULAR SILICA GLASS. IT CONSISTS OF ADDING ULTRAFINE PARTICLE SILICA TO THE SOLUTION OBTAINED BY HYDROLYZING THE METAL ALCOHOLATE IN A QUANTITY OF 0.2 TO 5 MOLES OF SILICA PER MOL OF METAL ALCOHOLATE; PLACING THE SOLUTION OF SOIL INCLUDING ULTRAFINE PARTICULATE SILICA IN A CYLINDRICAL CONTAINER AND GELIFYING THE SOLUTION BY ROTATING THE CONTAINER; DRY THE GEL TO FORM A DRY GEL; AND VITRIFY THE DRY GEL TO FORM A TUBULAR SILICA GLASS. APPLICATION TO OPTICAL FIBERS.
Description
257135?257135?
Procédé de préparation de verre tubulaire en silice. Process for the preparation of silica tubular glass
La présente invention est relative au procédé sol-gel de préparation de verre de silice en utilisant The present invention relates to the sol-gel process for the preparation of silica glass using
la solution obtenue en ajoutant des particules ultra- the solution obtained by adding ultra-fine particles
fines de silice à une solution hydrolysée de l'alcoo- silica to a hydrolysed solution of the alcohol
late métallique, à titre de matériau, et plus parti- metal, as a material, and more particularly
culièrement au procédé de préparation d'un verre the process of preparing a glass
tubulaire en silice en plaçant cette solution de maté- tubular silica by placing this solution of
riau dans un récipient cylindrique et en gélifiant riau in a cylindrical container and gelling
la matière en faisant tourner le récipient. the material by rotating the container.
Au fur et à mesure que sa pureté s'améliorait, le verre de silice est devenu récemment de plus en As its purity improved, silica glass has recently become increasingly
plus utilisé dans divers domaines, tels que le creu- more widely used in various fields, such as
set ou la plaquette utilisée pour fabriquer des dis- set or the plate used to make
positifs à semiconducteurs ou le tube cen- semiconductor positive or central tube
tral du four à diffusion, prouvant ainsi ses nombreu- of the diffusion oven, proving its many
ses applications. En outre, le verre de silice est utilisé également dans les équipements en verre, tels que les coupelles d'essai à usage chimique, les cellules utilisées pour les mesures optiques. Son application comme substrat de transistors à couche mince (TFT) attire tout particulièrement l'attention et c'est pourquoi on s'attend à ce que les besoins en its applications. In addition, silica glass is also used in glass equipment, such as test cups for chemical use, cells used for optical measurements. Its application as a substrate for thin film transistors (TFTs) draws particular attention and this is why it is expected that
verre de silice augmentent de plus en plus. Silica glass is growing more and more.
Comme mentionné ci-dessus, le champ d'applica- As mentioned above, the field of application
tion du verre de silice est très grand et le procédé de fabrication, la qualité et la configuration du silica glass is very large and the manufacturing process, quality and configuration of the
verre de silice dépendent beaucoup de l'utilisation. Silica glass depend a lot on the use.
De nos jours, comme les nouveau moyens opti- Nowadays, as the new opti-
ques de transmission de l'information dans les sys- transmission of information in the systems
tèmes de communication par voie optique visent à trans- mettre de grandes quantités d'informations, on utilise la fibre optique en verre de silice comme matériau principal. Pour fabriquer la matière-maître pour les fibres optiques, on a besoin, comme matière de départ, d'un verre tubulaire en silice, mais on en a besoin également pour régler le diamètre extérieur des fibres terminées. On impose des exigences draconiennes à la qualité, ainsi qu'à la précision desdimensions de ce verre tubululaire en silice utilisé tel que ci-dessus et c'est pourquoi ce verre tubulaire en silice est très coûteux, ce qui est l'un des principaux problèmes pour In order to transmit large amounts of information, optical fiber made of silica glass is used as the main material. In order to manufacture the master material for optical fibers, silica tubular glass is required as a starting material, but it is also needed to adjust the outer diameter of the finished fibers. Draconian requirements are imposed on the quality, as well as on the accuracy, of the dimensions of this silica tubular glass used as above, and this is why this tubular silica glass is very expensive, which is one of the most important problems for
réduire le coût de la fibre optique. reduce the cost of optical fiber.
Les procédés de fabrication de verre tubulai- Tubular glass manufacturing processes
re en silice disponibles industriellement actuellement sont principalement les trois suivants: 1) On lave et on attaque le cristal de quartz naturel. 2) SiO2 est obtenu en utilisant SiCl4 ou The commercially available silica are mainly the following three: 1) The natural quartz crystal is washed and etched. 2) SiO2 is obtained using SiCl4 or
SiH4 de grande pureté comme matière. SiH4 of high purity as a material.
3) On attaque le sable de silicium naturel. 3) We attack the natural silicon sand.
Les procédés classiques tels qu'indiqués ci- The conventional processes as indicated above
dessus ont certains inconvénients. En effet, on ne peut pas utiliser le troisième procédé comme milieux above have some disadvantages. Indeed, we can not use the third method as media
de communication optique en raison de sa faible pure- optical communication because of its low pur-
té. Dans tous les trois procédés mentionnés ci-dessus, il faut effectuer un traitement à une température très élevée. En outre, un trait commun à ces procédés you. In all three processes mentioned above, it is necessary to carry out a treatment at a very high temperature. In addition, a common feature of these processes
classiques est qu'il est extrêmement difficile d'ob- is that it is extremely difficult to ob-
tenir un verre tubulaire en silice bien rond. hold a round tubular silica glass.
On a essayé récemment de fabriquer le verre tubulaire en silice pour une fibre optique par un It has recently been attempted to manufacture silica tubular glass for an optical fiber by a
procédé utilisant le procédé sol-gel. Les caractéris- process using the sol-gel process. Characteristics
tiques distinctives du procédé sol-gel sont que,comme l'alcoolate métallique se raffine facilement en tant que matière, on obtient un verre de silice d'une grande pureté et que le verre de silice transparent est obtenu à une température inférieure au point de transition. Distinctive features of the sol-gel process are that since the metal alcoholate is easily refined as a material, a high purity silica glass is obtained and the transparent silica glass is obtained at a temperature below the transition.
C'est ainsi, par exemple, qu'il y a un procé- For example, there is a procedure
dé introduit par Hitachi, Ltd., suivant lequel on pla- introduced by Hitachi, Ltd., according to which
ce la solution de matière englobant l'alcoolate de silicium, l'eau, l'alcool et le solvant convenable this material solution encompassing silicon alkoxide, water, alcohol and suitable solvent
dans le récipient cylindrique ayant une barre centra- in the cylindrical container having a central bar
le amovible et on gélifie la matière et, avant que la contraction de la matière ne commence, on enlève la barre centrale et on sèche la matière et on la vitrifie the removable and gel material and before the contraction of the material begins, remove the central bar and dry the material and vitrify
pour obtenir le verre tubulaire en silice. to obtain the tubular silica glass.
Mais ce procédé a l'inconvénient qu'il est But this process has the disadvantage that it is
très difficile d'obtenir des verres de grande dimen- very difficult to obtain large glasses
sion sans fendillements et qu'en conséquence il est bien entendu impossible de fabriquer un tube long en without cracks and therefore it is of course impossible to manufacture a long tube
verre de silice.silica glass.
A titre d'autre exemple, Ravinovich et ses collaborateurs ont fait quelques essais pour fabriquer le verre tubulaire en silice par le procédé sol-gel en utilisant la particule ultra-fine de silice comme matière. Ce procédé est le suivant: on gélifie et on vitrifie la particule ultra-fine de silice, puis on la broie et on la rediffuse pour obtenir la solution d'hydrosol; on place la solution d'hydrosol dans le récipient cylindrique dans lequel on insère la barre centrale; après avoir gélifié la matière, on extrait la barre centrale pour obtenir le gel tubulaire; en séchant et envitrifiant à nouveau le gel obtenu, on obtient le verre tubulaire en silice d'un diamètre intérieur de 1,7 cm, d'un diamètre extérieur de As another example, Ravinovich and his collaborators have made some attempts to manufacture silica tubular glass by the sol-gel process using the ultra-fine particle of silica as a material. This process is as follows: the ultrafine particle of silica is gelled and vitrified, then ground and redissolved to obtain the hydrosol solution; the hydrosol solution is placed in the cylindrical container in which the central bar is inserted; after having gelled the material, the central bar is extracted to obtain the tubular gel; drying and re-grinding the resulting gel yields silica tubular glass with an inside diameter of 1.7 cm, an outside diameter of
2,3 cm et d'une longueur de 25 cm.2.3 cm and a length of 25 cm.
Par ce procédé, la production de rupturesou By this process, the production of rupturesor
de fendillements de la matière dans le processus don- of splitting of the material in the process of
nant le gel sec et dans le processus de vitrification est moins fréquente que dans l'autre procédé mentionné dry gel and in the vitrification process is less frequent than in the other mentioned process.
ci-dessus. En outre, on s'attend à obtenir par ce pro- above. In addition, it is expected that this
cédé un grand verre tubulaire en silice. Mais ce pro- yielded a large tubular silica glass. But this
cédé semûble avoir l'inconvénient de mettre en oeuvre deux stades de dispersion, de permettre un mélange des impuretés et de donner une qualité optique du yielded the disadvantage of implementing two stages of dispersion, of allowing a mixture of the impurities and of giving an optical quality of the
verre qui n'est pas uniforme.glass that is not uniform.
Comme mentionné ci-dessus, par le procédé classique sol-gel,on n'obtient pas un verre tubulaire As mentioned above, by the conventional sol-gel method, a tubular glass is not obtained.
de silice qui soit satisfaisant en termes de dimen- of silica which is satisfactory in terms of
sionset de qualité.quality sionset.
L'invention vise à appliquer le procédé intro- The invention aims at applying the method introduced
duit par la demande de brevet au Japon No.58/237577 par incorporation d'un nouveau mode opératoire dans le procédé sol-gel et à donner un verre tubulaire en Japanese Patent Application No. 58/237577 by incorporating a new procedure into the sol-gel process and providing a tubular
silice amélioré qui est grand et d'une grande qualité. improved silica which is great and of a high quality.
Suivant l'invention, on prépare le verre tubu- According to the invention, the tubular glass is prepared
laire en silice comme suit: -silica gel as follows: -
On ajoute tout d'abord de l'eau, de l'acide chlorhydrique et/ou un solvant suivant les besoins à un alcoolate de silicium pour effectuer l'hydrolyse en vue d'obtenir le sol. Puis, dans-la solution de sol, on ajoute les particules ultra-fines de silice qui est le carbone blanc disponible industriellement sous les noms de Cabocyle, Aerosil (produit par Degussa Co.), D.C. Silica (produit par Dow Corning Co.), Arc Silica (produit par PPG Co.), etc., et on agite bien la solution. On place le sol obtenu dans un récipient cylindrique en une matière hydrophobe telle que le polypropylene, le polychlorure de vinyle, le polyfluorure d'éthylène, du verre, etc. On gélifie la matière en faisant tourner le récipient sous l'effet d'une machine tournante et on la sèche en le gel sec. On chauffe peu à peu le gel sec de la température ambiante à une température déterminée à Water, hydrochloric acid and / or a solvent as needed are first added to a silicon alkoxide to effect hydrolysis to obtain the sol. Then, in the soil solution, are added ultra-fine particles of silica which is the white carbon commercially available under the names Cabocyle, Aerosil (produced by Degussa Co.), DC Silica (produced by Dow Corning Co.) Arc Silica (produced by PPG Co.), etc., and the solution stirred well. The resulting soil is placed in a cylindrical vessel of a hydrophobic material such as polypropylene, polyvinyl chloride, polyfluoride of ethylene, glass, etc. The material is gelled by rotating the container under the effect of a rotating machine and dried in dry gel. The dry gel is gradually heated from room temperature to a temperature determined at
l'avance et on le maintient à cette température pen- in advance and is maintained at this temperature
dant une durée donnée à l'avance pour éliminer les given in advance to eliminate the
pores afin d'obtenir le verre tubulaire de silice. pores in order to obtain the tubular silica glass.
Suivant le procédé ci-dessus, en comparaison Following the process above, in comparison
avec le procédé dans lequel on n'ajoute pas la parti- with the process in which we do not add the parti-
cule ultra-fine de silice, le fendillement du gel au ultra-fine silica, the cracking of the gel at
moment du séchage est moins susceptible de se pro- drying time is less likely to occur
duire. En outre, comme le gel sec obtenu suivant l'in- reduce. In addition, as the dry gel obtained according to
vention est poreux, la rupture et le fendillement au mo- vention is porous, rupture and splitting
ment de la vitrification sont également moindres. En ou- vitrification are also lower. In-
tre, la forme tubulaire du gel est obtenue en utili- the tubular form of the gel is obtained by using
sant la force centrifuge, de sorte que la surface in- the centrifugal force, so that the surface
térieure du tube soit une surface nette et lisse. En conséquence, si la précision de la machine tournante et du récipient cylindrique est suffisante, on peut obtenir très facilement un verre tubulaire en the tube is a clean and smooth surface. Consequently, if the accuracy of the rotating machine and the cylindrical container is sufficient, it is very easy to obtain a tubular glass in
silice très rond et d'une grande dimension. very round silica and a large size.
Il y a deux raisons au fait qu'on ne peut pas obtenir un grand verre de silice, y compris un verre tubulaire, par le procédé classique sol-gel. Quand on fait le gel sec, le séchage du gel s'accompagne d'une There are two reasons why a large silica glass, including a tubular glass, can not be obtained by the conventional sol-gel process. When making the gel dry, the drying of the gel is accompanied by a
grande contraction du gel et quand on vitrifie, il appa- contraction of the gel and when vitrified, it appears
raît un phénomène de moussage qui font tous deux que there is a phenomenon of foaming which both make
le fendillement se produit très probablement. cracking most likely occurs.
Suivant l'étude de Nogami et de ses collabora- Following the study of Nogami and his collaborators
teurs, pour empêcher l'apparition du fendillement au moment de la vitrification,, dans le procédé sol-gel utilisant l'alcoolate de métal comme matière, on fabrique un In the sol-gel process using the metal alcoholate as a material, it is possible to prevent the appearance of splitting at the time of vitrification.
gel sec poreux ayant un grand nombre de pores relati- porous dry gel having a large number of pores relative to
oo
vement grands de 50 à 100 A (5 à 10 m. Ceci est corro- from 50 to 100 A (5 to 10 m). This is corro-
boré également par le fait que le gel sec obtenu dans le procédé de solgel de Ravinovich et collaborateurs et utilisant des particules ultrafines de silice a peu de chance de se fendiller par le fait que le gel sec obtenu en hydrolysant l'alcoolate de métal par de lammoniaque (ce gel sec est bien plus poreux que celui obtenu en hydrolysant par de l'acide) est It is also recognized by the fact that the dry gel obtained in the Ravinovich et al. solgel method using ultrafine silica particles is unlikely to crack because the dry gel obtained by hydrolysing the metal alcoholate with ammonia (this dry gel is much more porous than that obtained by hydrolyzing with acid) is
bien plus exempt de fendillement.much more free of cracking.
Suivant le procédé de l'invention, en ajoutant les particules ultra-fines de silice au sol obtenu en hydrolysant l'alcoolate métallique, le gel sec obtenu According to the method of the invention, by adding the ultra-fine particles of silica to the soil obtained by hydrolysing the metal alkoxide, the dry gel obtained
est poreux, ce qui diminue l'apparition du fendille- is porous, which decreases the appearance of
ment au moment de la-vitrification. En outre, conmme il y a at the time of vitrification. In addition, as there is
très peu de mousse dans le verre de silice après la vitri- very little foam in the silica glass after vitri-
fication, les caractéristiques optiques du verre de the optical characteristics of the glass of
silice sont excellentes.silica are excellent.
Comme ce qui est requis de la particule ultra- Like what is required of the ultraparticle
fine de silice utilisée suivant l'invention est fonda- The fine silica used according to the invention is
mentalement seulement d'avoir un effet qui rende le gel sec poreux, la silice que l'on peut utiliser mentally only to have an effect that makes the gel porous dry, the silica that can be used
n'est pas limitée au carbone blanc mentionné ci-des- is not limited to the white carbon mentioned above.
sus, tel que l'Aerosil et le Kyabocyl obtenu en hydro- such as Aerosil and Kyabocyl obtained in hydro-
lysant SiC14 par le chalumeau oxhydrique tel lysing SiC14 by the oxyhydrogen torch such
que mentionné précédemment, mais la silice en parti- than previously mentioned, but silica in particular
cule ultra-fine obtenue par le procédé humide en uti- ultra-fine particle obtained by the wet process in use
lisant le silicium sodique est également applicable. Reading sodium silicon is also applicable.
Il est bien connu qu'en hydrolysant l'alcoo- It is well known that by hydrolyzing alcohol
late métallique par de l' ammoniaque, on produit de la silice en fines particules. En recueillant la silice en fines particules, on obtient de la silice en particules ultra-fines qui est très semblable au metal by ammonia, silica is produced in fine particles. By collecting the silica in fine particles, silica is obtained in ultrafine particles which is very similar to
carbone blanc mentionné ci-dessus. Cette silice en par- white carbon mentioned above. This silica,
ticules ultra-fines a également le même effet. Ultra-fine particles also have the same effect.
Dans les études effectuées sur le procédé pour empêcher le fendillement du gel sec, on a trouvé que In studies carried out on the process to prevent the cracking of dry gel, it has been found that
la résistance du gel à une grande contraction au mo- the resistance of the gel to a great contraction at
ment du séchage dépend beaucoup du pH du gel. Le pH du sol obtenu en hydrolysant l'alcoolate métallique par un catalyseur acide est de 1 à 2 environ. Si l'on ajoute une base telle que de l'ammoniaque à ce sol pour augmenter la valeur du pH, la vitesse de prise drying depends a lot on the pH of the gel. The pH of the sol obtained by hydrolyzing the metal alkoxide with an acid catalyst is from 1 to about 2. If a base such as ammonia is added to this soil to increase the pH value, the rate of setting
en gel augmente et la structure du gel devient suffi- in gel increases and the gel structure becomes sufficiently
samment forte pour résister à la grande contraction au moment du séchage. En particulier, quand le pH est compris entre 3 et 6 le gel, qui est très fort, est Strongly strong to withstand the great contraction at the time of drying. In particular, when the pH is between 3 and 6 the gel, which is very strong, is
peu susceptible de se fendiller.unlikely to crack.
C'est pourquoilorsque l'on fabrique le verre That's why glass is made
tubulaire en silice par le procédé suivant l'inven- tubular silica by the process according to the invention
tion, on peut obtenir du verre tubulaire en silice assez grand en réglant le pH du sol et en gélifiant Silica tubular glass can be obtained by adjusting the pH of the soil and by gelling
le sol tout en faisant tourner le récipient. the soil while rotating the container.
Comme base pour ajuster le pH du sol, on peut utiliser de l'ammoniaque, de l'ammoniac, une solution aqueuse d'ammoniac, une base organique telle que la triéthylamine, une solution aqueuse de triéthylamine, la pyridine, une solution aqueuse de pyridine, l'aniline et une solution aqueuse d'aniline, etc. Mais des bases comprenant un ion de métal alcalin,telles que l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium, etc., ne sont pas souhaitables pour produire le verre de silice, parce que les ions positifs restent dans As a basis for adjusting the pH of the soil, use may be made of ammonia, ammonia, an aqueous ammonia solution, an organic base such as triethylamine, an aqueous triethylamine solution, pyridine, an aqueous solution of pyridine, aniline and an aqueous solution of aniline, etc. But bases comprising an alkali metal ion, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc., are not desirable for producing silica glass, because the positive ions remain in
le verre de silice obtenu. Néanmoins ces bases compre- the silica glass obtained. Nevertheless, these bases include
nant les ions de métal alcalin sont efficaces pour pro- the alkali metal ions are effective for
duire le verre à constituants multiples tels que le multi-constituent glass such as
verre sodique.sodium glass.
On expliquera ci-dessous comment effectuer la We will explain below how to perform the
rotation pour gélifier le sol lorsque l'on fait tour- rotation to gel the soil when one turns
ner le récipient.the container.
Suivant le procédé de l'invention, comme men- According to the method of the invention, as
tionné ci-dessus, comme la silice en particules ultra- above, such as ultrafine silica
finesest mise en suspension dans la phase liquide comprenant principalement du silicate d'éthyle, la silice en particulesultra-finesse dépose sous l'effet de la force centrifuge due à la rotation, ce qui rend non uniforme la composition du sol et, en conséquence, du gel. Ce défaut d'uniformité de la fines is suspended in the liquid phase mainly comprising ethyl silicate, the particles-finite silica deposits under the effect of centrifugal force due to rotation, which renders the composition of the soil non-uniform and, consequently, gel. This lack of uniformity of
composition du gel provoque non seulement le fendille- composition of the gel causes not only the cracking
ment au moment du séchage ou de la vitrification, mais égale- at the time of drying or vitrification, but also
ment la détérioration des caractéristiques optiques de la matière. C'est pourquoi le nombre et la durée deterioration of the optical characteristics of the material. That's why the number and duration
des rotations pour la gélification doivent être ré- rotations for gelling should be
glés dans la plage dans laquelle il ne se produit pas de suspension de la silice en fines particules dans in the range in which there is no suspension of silica in fine particles
la matière constituant le sol. Les paramètres régis- the material constituting the soil. The parameters governing
sant la suspension de la silice en fines particules sont, en se donnant la dimension du verre tubulaire de silice obtenu, la vitesse de rotation, la durée de rotation et la composition de la matière constituant The suspension of the silica in fine particles is, by giving the size of the tubular silica glass obtained, the rotation speed, the rotation time and the composition of the constituent material.
le sol au moment de la gélification par rotation. the soil at the time of gelation by rotation.
Parmi les trois paramètres ci-dessus, la durée de ro- Of the three parameters above, the duration of rotation
tation est déterminée principalement par la relation entre la durée de gélification et le rendement en gel sec et la composition de la matière constituant tation is determined mainly by the relation between the gel time and the dry gel yield and the composition of the material constituting
le sol est définie au mieux en fonction des condi- the soil is best defined according to the conditions
tions de' vitrification ultérieures. Il faut donc régler la - subsequent vitrification. So we have to adjust the -
suspension de la silice en fines particules principa- suspension of silica into fine particles mainly
lement par le nombre de tours. L'accélération centri- by the number of turns. Centric acceleration
fuge minimale agissant sur la silice en fines parti- minimal effect acting on the silica in fine parti-
cules de la matière constituant le sol, dans le réci- cules of the material constituting the soil, in the reci-
pient tournant, est de lg (980 cm/seconde2), mais comme son maximum varie en fonction du diamètre des particules de la silice en fines particules et de la The maximum weight of the rotating needle is lg (980 cm / second2), but its maximum varies according to the particle diameter of the silica in fine particles and the
distance entre la silice et l'axe du récipient cylin- distance between the silica and the axis of the cylindrical container
drique tournant, le nombre de tours n'est pas défini. turning, the number of turns is not defined.
Néanmoins, par exemple dans le cas dans lequel le Nevertheless, for example in the case in which the
diamètre des particules de la silice en fines parti- particle diameter of silica in fine particles
o cules utilisées est de 500 A (50 m") environ, et le diamètre du récipient tournant est de 5 cm, quand la silice en The capsules used are approximately 500 A (50 m "), and the diameter of the rotating container is 5 cm, when the silica in
fines particules se trouvant au voisinage de la circon- fine particles in the vicinity of the circumference
férence la plus extérieure du récipient est exposée the outermost part of the container is exposed
à une force de gravité de 500g pendant plus de 30 mi- a force of gravity of 500g for more than 30 minutes
nutes, la mise en suspension de la silice est consi- the suspension of the silica is considered
dérable. Dans le cas o la matière est la solution de sol qui ne comprend pas la silice en fines particules, maple. In the case where the material is the soil solution which does not include silica in fine particles,
si l'on soumet le sol à une force de gravité supérieu- if the soil is subjected to a higher gravitational force
re à 1000 g, il se produit un fendillement au moment de la gélification. C'est pourquoi on fait l'hypothèse at 1000 g, cracking takes place at the time of gelling. That's why we make the assumption
que le nombre de tours doit être compris dans la pla- that the number of laps must be included in the
ge pour laquelle la force de gravité à laquelle est soumise la solution de sol ne dépasse pas 10009o for which the gravitational force to which the soil solution is subjected does not exceed 10009o
Quand on produit un gel sec de grande dimen- When a large dry gel is produced
sion, le rendement s'abaisse si le récipient et les conditions de séchage ne sont pas adéquats. On donne ci-dessous des explications sur le récipient et les conditions de séchage qui conviennent pour améliorer the yield is lowered if the container and the drying conditions are not adequate. The following is an explanation of the container and drying conditions which are suitable for improving
le rendement.the yield.
Le récipient pour le gel,utilisé quand on produit le gel sec, est avantageusement en un matériau The container for the gel, used when producing the dry gel, is advantageously made of a material
hydrophobe. Quand le gel est séché, le gel se contrac- hydrophobic. When the gel is dried, the gel contracts
te beaucoup, par exemple de 70 % de sa dimension initiale et ainsi la matière du récipient doit être telle que l'affinité entre le gel et le récipient soit faible et que le gel glisse facilement sur la surface intérieure du récipient. C'est ainsi, par exemple, que conviennent très bien des polymères organiques, For example, 70% of its initial size should be so that the material of the container should be such that the affinity between the gel and the container is low and the gel slides easily on the inner surface of the container. For example, organic polymers are very suitable for
tels que le polypropylène, le poly(fluorure d'éthy- such as polypropylene, poly (ethyl fluoride)
lène), le poly(chlorure de vinyle), le polyéthylène, le polystyrène, etc. Le revêtementformé en déposant lene), polyvinyl chloride, polyethylene, polystyrene, etc. The coating formed by depositing
les polymères organiques tels que ci-dessus à la sur- organic polymers as above in the above-mentioned
face d'une matière minérale telle que du verre, convient également. Il va sans dire que le récipient tournant qui satisfait aux exigences ci-dessus peut être utilisé face of a mineral material such as glass, is also suitable. It goes without saying that the rotating container that meets the above requirements can be used
comme récipient pour le processus de séchage suivant. as a container for the next drying process.
Les conditions de séchage dépendent de la vi- tesse d'évaporation du solvant, tel que l'eau et l'alcool inclus dans le gel. C'est pourquoi on rend The drying conditions depend on the rate of evaporation of the solvent, such as water and the alcohol included in the gel. That's why we make
les conditions optimales en fonction du taux d'ouver- optimal conditions according to the rate of opening
ture du couvercle du récipient (surface totale des container cover (total area of the
ouvertures du couvercle par rapport à la surface tota- lid openings in relation to the total area
le du couvercle),de la température de séchage et de l'humidité. lid), drying temperature and humidity.
Si le taux d'ouverture du couvercle du réci- If the opening rate of the lid of the
pient diminue et si la vitesse d'évaporation du sol- decreases and the rate of evaporation of soil
vant du gel est abaissée, il est peu probable que le gel tende à se fendiller. Mais si l'on prolonge la durée requise pour la fabrication, on augmente le As the gel is lowered, it is unlikely that the gel will crack. But if we extend the time required for manufacturing, we increase the
coût de fabrication. Il faut donc chercher un compro- manufacturing cost. We must therefore seek a compromise
mis entre abréger la durée de fabrication et amélio- shortened the duration of production and improved
rer le rendement des produits.product performance.
De plus, la probabilité du fendillement du gel dépend de la température de séchage, c'est-à-dire que le gel est d'autant plus fort que la température est plus élevée, ce qui améliore le rendement. Mais si la température de séchage est supérieure au point d'ébullition du solvant, il devient difficile de se In addition, the probability of the cracking of the gel depends on the drying temperature, that is to say that the gel is all the stronger as the temperature is higher, which improves the yield. But if the drying temperature is higher than the boiling point of the solvent, it becomes difficult to
rendre maître de la vitesse de séchage. C'est pour- make master of the drying speed. It's for-
quoi la température de séchage doit être au plus de C. Des expériences effectuées en ayant à l'esprit what the drying temperature should be at most C. Experiments carried out bearing in mind
ce qui précède démontrent que les conditions optima- The above shows that the optimum conditions
les de séchage sont que la température de séchage soit comprise entre la température ambiante (20 C) et l20 C et que le taux d'ouverture du couvercle du récipient soit de 50 %, ou inférieur à cette valeur, the drying is that the drying temperature is between ambient temperature (20 C) and 120 C and that the opening rate of the lid of the container is 50%, or less than this value,
et de préférence de 10 % ou inférieur à cette valeur. and preferably 10% or less of this value.
Après la gélification, on chauffe le gel à la After gelation, the gel is heated to
température de séchage déterminée à l'avance pour ob- drying temperature determined in advance to ob-
tenir le gel sec. A cet instant, la vitesse de chauf- keep the gel dry. At this moment, the speed of heating
fage doit être aussi faible que possible pour obtenir un bon rendement. Mais, pour diminuer letemps requis pour la fabrication, il est souhaitable que la vitesse de fage should be as low as possible to obtain a good yield. But, in order to reduce the time required for manufacture, it is desirable that the speed of
chauffage soit aussi élevée que possible. En considé- heating is as high as possible. Considering
ration de ce qui précède, la vitesse de chauffage qui convient est de 120 C/heure, ou est uné vitesse of the foregoing, the appropriate heating rate is 120 C / hour, or is a speed
inférieure à cette valeur.less than this value.
On explique ci-dessous les conditions de pro- The following explains the conditions of pro-
duction du gel sec. Puis on décrit les conditions de vitri- duction of dry gel. Then we describe the vitri-
fication donnant une amélioration du rendement et de giving an improvement in the performance and
la qualité des produits.the quality of the products.
La vitrification consiste en les trois stades sui- Vitrification consists of the following three stages:
vants: 1) élimination de l'eau absorbée, 2) élimination du carbone, 1) removal of absorbed water, 2) carbon removal,
3) rendre le gel sec non poreux.3) make the gel dry non-porous.
Parmi les trois stades mentionnés ci-dessus, Of the three stages mentioned above,
le stade 1) d'élimination de l'eau absorbée a l'in- the stage 1) of elimination of the water absorbed at the in-
fluence la plus grande sur le rendement au moment de la vitri- the greatest influence on performance at the moment of vitri-
fication. Dans le gel sec, il y a une grande quantité fication. In the dry gel, there is a large amount
d'eau absorbée par voie physique qui peut être élimi- physically absorbed water that can be removed
née par le traitement thermique à 4000 C environ. Mais si l'on enlève brusquement l'eau absorbée en chauffant rapidement le gel, le fendillement du gel se produit souvent, ce qui diminue le rendement. Si l'on diminue born by the heat treatment at 4000 C approximately. But if the absorbed water is abruptly removed by rapidly heating the gel, the cracking of the gel often occurs, which decreases the yield. If we decrease
la vitesse de chauffage, le rendement est bien amé- the heating rate, the efficiency is well
lioré, mais le coût de fabrication augmente. Les expé- but the cost of manufacture increases. The experiences
riences suivant l'invention ont montré que la limite supérieure de la vitesse de chauffage, qui permet According to the invention, it has been shown that the upper limit of the heating rate, which allows
d'éliminer de l'eau absorbée sans abaisser le rende- eliminate absorbed water without lowering the efficiency
ment, est de 400 C/heure, et que le gel doit être 400 C / hour, and that the gel must be
maintenu à une température choisie entre la tempéra- kept at a temperature chosen between the temperature
ture ambiante (20 C) et 400 C pendant une heure et room temperature (20 C) and 400 C for one hour and
davantage,au moins une fois.more, at least once.
Au stade 2), on élimine le carbone par le traitement thermique à une température comprise entre In stage 2), the carbon is removed by the heat treatment at a temperature between
400 et 1100 C. La vitesse de chauffage de ce traite- 400 and 1100 C. The heating rate of this treatment
ment thermique a aussi une influence sur le rendement, bien qu'elle ne soit pas aussi grande que dans le temperature also affects performance, although it is not as large as in the
stade 1), pour enlever l'eau absorbée. Les expérien- stage 1), to remove the absorbed water. Experiences
ces ont montré que la vitesse de chauffage qui con- these showed that the heating rate which con-
vient le mieux est comprise entre 30 et 400 C à comes the best is between 30 and 400 C to
l'heure et que le gel doit être maintenu à une tempé- time and that the freeze should be maintained at a
rature choisie dans la gamme mentionnée ci-dessus pendant au moins 3 heures, au moins une fois. Si le selected in the range mentioned above for at least 3 hours, at least once. If the
pH a été ajusté par l'addition d'une base, comme dé- pH was adjusted by the addition of a base, as de-
crit précédemment, le chlorhydrate de la base reste dans le gel sec. Mais le chlorhydrate se décompose avec les produits carbonés au stade 2), pour éliminer previously written, the hydrochloride of the base remains in the dry gel. But the hydrochloride decomposes with the carbon products in stage 2), to eliminate
les produits carbonés, ce qui est très avantageux. carbon products, which is very advantageous.
Au stade 3), on rend le gel sec non poreux par un traitement thermique à une température comprise entre 1000 et 1400 C environ, bien que la gamme des températures varie suivant la concentration de la In stage 3), the non-porous dry gel is made by a heat treatment at a temperature of between about 1000 and 1400 C, although the temperature range varies according to the concentration of the
silice en particules ultra-fines. La vitesse de chauf- silica in ultra-fine particles. The speed of heating
fage qui convient, pour élever la température de la appropriate age, to raise the temperature of the
température d'élimination du carDone du stade 2 à la tempe- elimination temperature of carDone from stage 2 to temperature
ratude rendant le gel sec non poreux;est comprise entre 30 et 4000 C à l'heure. En maintenant le gel sec à la température qui le rend non poreux pendant la ratude rendering the gel non-porous dry is between 30 and 4000 C per hour. By keeping the gel dry at the temperature that makes it non-porous during the
durée déterminée à l'avance, on obtient une transpa- fixed period in advance, we obtain a trans-
rence du verre de silice dans le spectre d'absorption du rayonnement proche infrarouge, une dureté Vickers, une masse volumique et d'autres propriétés qui sont d'une manière générale équivalentes à celles du verre de-silice Silicon glass in the absorption spectrum of near infrared radiation, Vickers hardness, density and other properties which are generally equivalent to those of silica glass
classique.classic.
Cependant, dans le procédé tel qu'indiqué ci- However, in the process as indicated above
dessus, si le verre de silice est maintenu pendant above, if the silica glass is kept
longtemps à une température supérieure à la tempéra- for a long time at a temperature above
ture pour rendre le gel non poreux, après achèvement du stade 3), de la mousse tend à se produire dans le verre. L'aspect de ce phénomène de moussage dépend de In order to render the gel non-porous, after completion of step 3), the foam tends to occur in the glass. The aspect of this foaming phenomenon depends on
la teneur en eau du verre de silice après l'élimina- the water content of the silica glass after removal
tion des pores. En effet, le-moussage se produira d'autant moins que la teneur en eau du verre de silice est plus petite. La teneur en eau dépend à son tour pore. Indeed, the foaming will occur especially as the water content of the silica glass is smaller. The water content in turn depends
de la concentration de la silice en particules ultra- of the concentration of silica into ultraviolet particles
fines. Le moussage sera d'autant moins fréquent que la concentration en silice est plus importante. C'est pourquoi, afin d'empêcher le moussage, il est bon fines. Foaming will be less frequent as the concentration of silica is greater. That's why, in order to prevent foaming, it is good
d'augmenter la concentration de la silice en particu- to increase the concentration of the silica in particular
les ultra-fines à ajouter, bien que>si la concentra- the ultra-fine to add, although> if the concentration
* tion de la silice est trop grande, le rendement de production du gel sec diminue. Il s'ensuit que la concentration convenable de silice en particules ultra-fines, qui diminue la tendance du moussage à se produire sans diminuer le rendement, est comprise entre 0,2 et 5 moles par mole d'alcoolate métalliqueIf the silica is too large, the production yield of the dry gel decreases. It follows that the appropriate concentration of silica in ultra-fine particles, which decreases the tendency of the foaming to occur without reducing the yield, is between 0.2 and 5 moles per mole of metal alcoholate
(c'est-à-dire alcoolate métallique: silice en particu- (i.e. metal alkoxide: silica in particular
les ultra-fines = 1:0,2 à 5).ultra-fine = 1: 0.2 to 5).
Parfois, les cristaux tels que du cristbalite et de la trydimite sont produits dans le verre de silice après la vitrification, de qui est une sorte de phénomène de dévitrification. On a maintenant trouvé que ce phénomène de dévitrification se produit plus souvent quand la silice en particules ultra-fines - n'est pas dispersée uniformément dans le sol, ou quand le sol comprend une petite quantité d'impuretés. Pour Sometimes crystals such as cristbalite and trydimite are produced in the silica glass after vitrification, which is a kind of devitrification phenomenon. It has now been found that this phenomenon of devitrification occurs more often when the silica in ultra-fine particles - is not dispersed uniformly in the soil, or when the soil comprises a small amount of impurities. For
améliorer la dispersabilité de la silice en particu- to improve the dispersibility of the silica in particular
les ultra-fines, l'application de vibrations ultra- ultra-fine, the application of ultrasonic vibrations
sonores au sol ou la séparation centrifuge sont très ground sound or centrifugal separation are very
2 5 7 13572 5 7 1357
efficaces. En particulier on a démontré, suivant l'in- effective. In particular, it has been shown, according to
vention, que la séparation centrifuge élimine les vention, that the centrifugal separation eliminates the
impuretés, ce qui est extrêmement efficace pour empê- impurities, which is extremely effective in preventing
cher la dévitrification.dear devitrification.
Les exemples suivants illustrent l'invention. The following examples illustrate the invention.
Exemple 1Example 1
On ajoute 840 ml d'acide chlorhydrique 0,01 840 ml of 0.01 hydrochloric acid are added
normal à 624 g d'éthylate de silicium raffiné disponi- normal to 624 g of refined silicon ethoxide available
ble dans le commerce et on agite violemment le mélange pour effectuer une hydrolyse. Puis on ajoute 216 g de silice en particules ultra-fines ("Cabosil" ayant une surface spécifique de 200 m2/g) à la solution obtenue commercially available and the mixture is stirred violently for hydrolysis. Then 216 g of silica in ultra-fine particles ("Cabosil" having a specific surface area of 200 m 2 / g) are added to the solution obtained.
tout en agitant et on ajoute, en outre, de l'ammonia- while stirring and adding, in addition, ammonia
que 0,1 normal goutte à goutte pour ajuster le pH de than normal 0.1 drip to adjust the pH of
la solution à 4,5.the solution at 4.5.
On place 1256 ml de la solution de sol dans le récipient cylindrique tournant en chlorure de vinyle dont le diamètre intérieur et la longueur sont de 5 cm et de 100 cm respectivement, et dont les deux 1256 ml of the soil solution are placed in the cylindrical rotating vinyl chloride vessel whose internal diameter and length are 5 cm and 100 cm respectively, and both of which
extrémités sont fermées par des bouchons en caoutchouc. ends are closed by rubber stoppers.
Puis on fixe le récipient dans la machine tournante représentée à la figure 1 et on le fait tourner à 2000tours/minute. A la figure 1, 1 est le récipient, 2 est un moteur, 3 est un palier d'arbre, 4 est un Then the container is fixed in the rotating machine shown in Figure 1 and rotated at 2000rpm. In Figure 1, 1 is the container, 2 is a motor, 3 is a shaft bearing, 4 is a
élément de fixation destiné à fixer le récipient en- fixing element for fixing the container
tre le moteur et le palier 3, 5 est un rail de guida- being the motor and the bearing 3, 5 is a guide rail
ge pour fixer le moteur 2 et le palier 3 et 6 est un age to fix the motor 2 and the bearing 3 and 6 is a
plateau-support. 50 minutes après le début de la rota- support plate. 50 minutes after the start of
tion et après confirmation par un echantillon que la prise en gel est achevée D on enlève le récipient de la machine tournante et on l'abandonne pendant une nuit. After confirming with a sample that the gel setting has been completed, the container of the rotating machine is removed and left overnight.
On place le gel obtenu dans une boîte de poly- The gel obtained is placed in a box of poly-
propylène dont les dimensions sont de 50 cm de largeur, de 120 cm de longueur et de 20 cm de hauteur, et on chauffe la matière de 20 C à 60 C, à une vitesse de propylene whose dimensions are 50 cm in width, 120 cm in length and 20 cm in height, and the material is heated from 20 C to 60 C, at a speed of
chauffage de 2 C/heure. On sèche le gel à 60 C pen- heating of 2 C / hour. The gel is dried at 60 ° C.
dant 7 jours pour obtenir le gel sec ayant des dimen- 7 days to obtain the dry gel with
sions de 3 cm de diamètre extérieur, de 2 cm de dia- 3 cm in outside diameter, 2 cm in diameter,
mètre intérieur et de 60 cm de longueur, ce gel étant suffisamment stable pour qu'il ne se produise pas de fendillement, même quand on le maintient à la température ambiante. Deux des 20 gels secs préparés dans les mêmes conditions se fendillent et 18 sont meter and 60 cm in length, this gel being stable enough that it does not occur cracking, even when maintained at room temperature. Two of the 20 dry gels prepared under the same conditions crack and 18 are
bons, ce qui donne un rendement de 90 %. good, giving a 90% return.
On met les 18 gels secs dans le four de vitri- The 18 dry gels are put in the vitreous oven.
fication et on les chauffe de la température ambiante and heat them from room temperature
à 200 C, à une vitesse de chauffage de 60 C/heure. at 200 C, at a heating rate of 60 C / hour.
Puis on maintient les matières à 60 C pendant une heure pour éliminer l'eau absorbée. On chauffe les matières obtenues à 9506C à la vitesse de 180 C/heure, The materials are then maintained at 60 ° C for one hour to remove the absorbed water. The obtained materials are heated to 950.degree. C. at a speed of 180.degree.
température à laquelle on maintient les matières pen- temperature at which the materials are kept
dant 18 heures pour enlever le carbone et le chlorure d'ammonium. On élève la température à 1200 C, à une vitesse de chauffage de 180 C/heure et on maintient le gel sec à cette température pendant 1,5 heure pour qu'il ne soit pas poreux et on obtient du verre de silice tubulaire transparent (d'un diamètre extérieur de 2,5 cm, d'un diamètre intérieur de 1,5 cm et d'une 18 hours to remove carbon and ammonium chloride. The temperature is raised to 1200 ° C. at a heating rate of 180 ° C./hour and the gel is kept dry at this temperature for 1.5 hours so that it is not porous and transparent tubular silica glass is obtained ( with an outer diameter of 2.5 cm, an internal diameter of 1.5 cm and a
longueur de 50 cm). Dans le processus de vitrification men- length of 50 cm). In the process of vitrification men-
tionné ci-dessus, il n'y a pas de gel dans lequel un tioned above, there is no gel in which a
fendillement se produit et tous les 18 verres tubulai- cracking occurs and all 18 tubular glasses
res en silice sont intacts, ce qui donne un rendement Silica resins are intact, resulting in
de 100 %.100%.
Exemple 2Example 2
On ajoute 840 ml d'acide chlorhydrique O,01N à 624 g d'éthylate de silicium raffiné disponible dans le commerce et on agite violemment la solution pour effectuer l'hydrolyse. A la solution obtenue, on ajoute 77, 4 g de silice ultra-fine fumée ("Nipsil" E220A) ayant un diamètre de particules de 1,5 micron obtenue par le processus par voie humide en utilisant le silicate de sodium produit par Nihon Silica Kogyo 840 ml 0.01 N hydrochloric acid is added to 624 g of commercially available refined silicon ethoxide and the solution is violently shaken to effect hydrolysis. To the solution obtained, 77.4 g of ultra-fine fumed silica ("Nipsil" E220A) having a particle diameter of 1.5 microns obtained by the wet process were added using the sodium silicate produced by Nihon Silica. Kogyo
Co., Ltd., comme matière, tout en agitant, et on appli- que une vibration ultrasonore au sol. On ajuste le Co., Ltd., as a material, while stirring, and ultrasonic vibration was applied to the soil. We adjust the
pH du sol à 4,5 en ajoutant goutte à goutte de l'ammo- pH of the soil at 4.5 by adding dropwise ammonia
niaque 0,1 normal.normal 0.1 niac.
On met 1256 ml de la solution de sol obtenue dans le récipient cylindrique tournant en chlorure de 1256 ml of the soil solution obtained in the cylindrical vessel rotating with
vinyle, dont les dimensions sont un diamètre inté- vinyl, the dimensions of which are of an inte-
rieur de 5 cm et une longueur de 100 cm et dont les deux extrémités sont fermées par des bouchons en 5 cm and a length of 100 cm and both ends of which are closed by
caoutchouc.On fixe le récipient dans la machine tour- The container is fixed in the machine
nante, comme représenté à la figure 1, et on le fait tourner à la vitesse de 1500 tours/minute. On fait tourner pendant 60 minutes puis, après confirmation que la prise en gel est achevée par un échantillon, on enlève le récipient de la machine tournante et on as shown in FIG. 1, and is rotated at a speed of 1500 revolutions / minute. It is rotated for 60 minutes then, after confirmation that the gel setting is completed by a sample, the container is removed from the rotating machine and
l'abandonne pendant une nuit.leave it overnight.
On place le gel obtenu dans une boîte de poly- The gel obtained is placed in a box of poly-
propylène de 50 cm de largeur, de 120 cm de longueur propylene 50 cm wide, 120 cm long
et de 20 cm de hauteur ayant un couvercle dont les ou- and 20 cm in height with a lid whose
vertures représentent 0,8 % de la surface et on vertures represent 0.8% of the surface and
chauffe le gel de 20 C à 70 C à une vitesse de chauf- heats the gel from 20 C to 70 C at a heating rate
fage de 2 C/heure. Apres avoir séché le gel à 70 C pendant 12 jours, on obtient un gel sec (de 2,5 cm de diamètre extérieur, de 1,5 cm de diamètre intérieur et de 50 cm de longueur), qui est suffisamment stable pour qu'il ne se produise pas de fendillement, même s'il est maintenu à la température ambiante. Trois des 20 gels secs produits dans les mêmes conditions fage of 2 C / hour. After drying the gel at 70 ° C for 12 days, a dry gel (2.5 cm outer diameter, 1.5 cm inner diameter and 50 cm length) is obtained, which is stable enough that there is no cracking, even if it is kept at room temperature. Three of the 20 dry gels produced under the same conditions
se fendillent et 17 sont bons, de sorte que le rende- are cracking and 17 are good, so that the
ment est de 85 %.is 85%.
On place les 17 gels secs ainsi obtenus dans The 17 dry gels thus obtained are placed in
le four de vitrification et on les chauffe de la tempéra- the vitrification oven and they are heated by the temperature
ture ambiante à 300 C à la vitesse de chauffage de C/heure et on les maintient à cette température pendant 2 heures pour enlever l'eau absorbée. On Ambient temperature at 300 C at the heating rate of C / hour and held at this temperature for 2 hours to remove the absorbed water. We
chauffe davantage les gels secs à 950 C, à la vites- heat the dry gels to 950 C,
se de chauffage de 180 C/heure et on les maintient à cette température pendant 18 heures pour enlever le carbone et le chlorure d'ammonium. Puis on élève la température à 1120 C à la vitesse de 180 C/heure et on maintient les gels secs à 1120 C pendant 1,5 heure pour qu'ils ne soient pas poreux, et on obtient alors le verre transparent tubulaire en silice ayant un diamètre extérieur de 2,1 cm, un diamètre intérieur They are heated at 180 ° C / hour and kept at this temperature for 18 hours to remove carbon and ammonium chloride. The temperature is then raised to 1120 ° C. at a rate of 180 ° C./hour and the dry gels are kept at 1120 ° C. for 1.5 hours so that they are not porous, and the tubular transparent silica glass is then obtained. an outside diameter of 2.1 cm, an inside diameter
de 1,3 cm et une longueur de 43 cm. Dans le processus de vitri- of 1.3 cm and a length of 43 cm. In the vitreo-
fication mentionné ci-dessus, 2 gels secs se fen- mentioned above, 2 dry gels were
dillent et on obtient 15 verres tubulaires de silice dare and we get 15 tubular silica glasses
intacts,. le rendement étant ainsi de 88,2 %. intact ,. the yield thus being 88.2%.
Exemple 3Example 3
On ajoute 840 ml d'acide chlorhydrique O,01N à 624 g d'éthylate de silicium raffiné disponible dans le commerce et on agite violemment la solution pour effectuer l'hydrolyse. Indépendamment, on ajoute à une solution mixte de 14 ml d'ammoniaque à 28 %,de litres d'éthanol et de 200 ml d'eau la solution mixte de 800 ml d'éthylate de silicium et de 3,4 litres d'éthanol, et on agite la solution obtenue à 840 ml 0.01 N hydrochloric acid is added to 624 g of commercially available refined silicon ethoxide and the solution is violently shaken to effect hydrolysis. Independently, a mixed solution of 14 ml of 28% ammonia, liters of ethanol and 200 ml of water is added to the mixed solution of 800 ml of silicon ethoxide and 3.4 liters of ethanol. , and the resulting solution is stirred
la température ambiante.Room temperature.
Après avoir maintenu la solution pendant une nuit, on récupère la silice en particules ultra-fines par épaississement sous pression réduite. On sèche à 200 C pendant une nuit et sous un courant d'air et After keeping the solution overnight, the silica is recovered in ultra-fine particles by thickening under reduced pressure. It is dried at 200 ° C. overnight and under a stream of air and
d'azote la silice en particules ultra-fines récupé- of nitrogen the silica into ultrafine particles recovered
rée. On ajoute 180 g de cette silice en particules ultra-fines à la solution hydrolysée ci-dessus, tout en agitant, et on applique une vibration ultra-sonore SOE. 180 g of this silica in ultra-fine particles are added to the hydrolysed solution above, while stirring, and an ultrasonic vibration is applied.
pour obtenir un sol dans lequel la silice est disper- to obtain a soil in which the silica is dispersed
sée d'une manière uniforme. On ajoute goutte à goutte in a uniform manner. We add drop by drop
de l'ammoniaque O,1N au sol pour ajuster le pH à 4,5. soil ammonia, 0.1N to adjust the pH to 4.5.
On verse 1256 ml de la solution de sol dans 1256 ml of the soil solution are poured into
le récipient cylindrique tournant en chlorure de viny- the cylindrical container turning into vinychloride
le de 5 cm de diamètre intérieur et de 100 cm de lon- gueur et dont les deux extrémités sont fermées par des bouchons de caoutchouc. On fixe le récipient dans It is 5 cm inside diameter and 100 cm long, both ends of which are closed by rubber stoppers. We fix the container in
la machine tournante, telle que représentée à la figu- the rotating machine, as shown in FIG.
re 1, et on le fait tourner à 500 tours/minute. re 1, and rotated at 500 rpm.
Apres l'avoir fait tourner pendant 30 minutes, et After running it for 30 minutes, and
après confirmation que la prise en gel d'un échantil- after confirming that the gel setting of a sample
lon est achevée, on enlève le récipient de la machine lon is completed, remove the container from the machine
tournante et on l'abandonne pendant une nuit. rotating and we abandon it for one night.
On met le gel obtenu dans une boîte (largeur de 50 cm, longueur de 120 cm et hauteur de 20 cm) en polypropylene ayant un couvercle dont les ouvertures représentent 1,0 % de la surface et on chauffe de The obtained gel is put in a box (width of 50 cm, length 120 cm and height 20 cm) made of polypropylene having a lid whose openings represent 1.0% of the surface and heating of
UC à 60 c, à la vitesse de chauffage de 2 C/heure. CPU at 60 c, at the heating rate of 2 C / hour.
Apres avoir séché le gel à 60 C pendant 7 jours, on After having dried the gel at 60 C for 7 days,
obtient le gel sec (diamètre extérieur de 3,5 cm, dia- gets the dry gel (outer diameter 3.5 cm, dia-
mètre intérieur de 2,1 cm et longueur de 70 cm) qui est suffisamment stable pour qu'il ne se produise inner meter of 2.1 cm and length of 70 cm) which is stable enough for it not to occur
pas de fendillement, même à la température ambiante. no cracking, even at room temperature.
3 des 20 gels secs formés dans les mêmes conditions se fendillent et 7 sont bons, le rendement étant ainsi 3 of the 20 dry gels formed under the same conditions crack and 7 are good, the yield being thus
de 85 %.85%.
On place 17 gels secs dans le four de vitrifica- 17 dry gels are placed in the vitreous oven
tionet on les chauffe de la température ambiante à C à la vitesse de chauffage de 60 C/heure, et on and heated from room temperature to C at the heating rate of 60 C / hour, and
les maintient à cette température pendant 3 heures. keeps them at this temperature for 3 hours.
On élève la température à 300C, à la vitesse de C/heure et on maintient les gels secs à 300 C pendant 5 heures, pour enlever l'eau absorbée. On chauffe davantage les gels secs pour les porter à 950 C à la vitesse de 180 C/heure et on les maintient à 950 C pendant 18 heures pour enlever le carbone et le chlorure d'ammonium. Puis on élève la température à 1220WC à la vitesse de 180O C/heure et, après avoir été maintenus à cette température pendant 1,5 heure, les gels secs deviennent non poreux et on obtient du The temperature is raised to 300 ° C. at a rate of C / hour and the dry gels are kept at 300 ° C. for 5 hours to remove the absorbed water. The dry gels were further heated to 950 ° C at 180 ° C / hour and held at 950 ° C for 18 hours to remove carbon and ammonium chloride. Then the temperature is raised to 1220WC at a speed of 180O C / hour and, after having been maintained at this temperature for 1.5 hours, the dry gels become non-porous and
verre tubulaire transparent en silice (diamètre exté- transparent tubular silica glass (outer diameter
rieur de 2,4 cm, diamètre intérieur de 1,4 cm et lon- 2.4 cm inside diameter, 1.4 cm inside diameter and
gueur de 47 cm). Au cours du processus de vitrification, gels secs se fendillent et on obtient 12 verres tu- bulaires de silice qui sont bons, ce qui donne un rendement de 70,6 %. Il n'y a pas de verre tubulaire de silice qui présente une dévitrification ou un 47 cm). During the vitrification process, dry gels crack and 12 silica glasses are obtained which are good, giving a yield of 70.6%. There is no tubular silica glass that exhibits devitrification or
moussage et la qualité est excellente. Foaming and the quality is excellent.
Exemple 4Example 4
On ajoute 840 ml d'acide chlorhydrique O,01N à 456 g du méthylate de silicium raffiné et on agite 840 ml of 0.01N hydrochloric acid are added to 456 g of the refined silicon methoxide and shaken.
violemment la solution pour effectuer l'hydrolyse. violently the solution to perform the hydrolysis.
On ajoute 270 g de la sillce en particules ultra- 270 g of the ultrafine particulate
fines ("Aerosil" dont la surface spécifique est de 50 m2/g). A la solution, tout en agitant, on applique une vibration ultra-sonore. On enlève les masses par séparation centrifuge pour obtenir un sol dans lequel la silice est dispersée d'une manière uniforme. On ajoute goutte à goutte de l'ammoniaque 0,1 normal au sol fine ("Aerosil" with a specific surface area of 50 m2 / g). To the solution, while agitating, one applies an ultrasonic vibration. The masses are removed by centrifugal separation to obtain a sol in which the silica is dispersed in a uniform manner. Normal 0.1 ammonia is added dropwise to the soil
obtenu pour ajuster le pH à 4,5.obtained to adjust the pH to 4.5.
On verse 1256 ml du sol obtenu dans le réci- 1256 ml of the soil obtained is poured into the
pient cylindrique tournant en chlorure de vinyle de cm de diamètre intérieur et de 100 cm de longueur et on ferme les deux extrémités des récipients par des bouchons en caoutchouc. On fixe le récipient dans la machine tournante telle que représentée à la figure 1 et on fait tourner à 1000 tours/minute. Après avoir Cylindrical dough rotating in vinyl chloride of inner diameter cm and 100 cm in length and the two ends of the containers are closed by rubber plugs. The container is fixed in the rotating machine as shown in Figure 1 and rotated at 1000 rpm. After having
fait tourner pendant 30 minutes et après avoir confir- run for 30 minutes and after confirming
mé que l'échantillon est complètement pris en gel, on enlève le récipient de la machine tournante et on When the sample is completely set in gel, remove the container from the rotating machine and
l'abandonne pendant une nuit.leave it overnight.
On place le gel obtenu dans la boîte (largeur de 50 cm, longueur de 120 cm et hauteur de 20 cm) en polypropylene ayant un couvercle dont les ouvertures représentent 0,8 % de la surface. On chauffe le gel de 20 C à 70 C à une vitesse de chauffage de 5 C/heure et, après avoir séché le gel à 70 C pendant 7 jours, on obtient un gel sec (de 3,5 cm de diamètre extérieur, de 2,1 cm de diamètre intérieur et de 70 cm de longueur) qui est suffisamment stable pour qu'il ne se produise The gel obtained in the box (width 50 cm, length 120 cm and height 20 cm) is placed in polypropylene having a lid whose openings represent 0.8% of the surface. The gel is heated from 20 ° C. to 70 ° C. at a heating rate of 5 ° C./hour and, after drying the gel at 70 ° C. for 7 days, a dry gel (3.5 cm outside diameter, 2.1 cm inside diameter and 70 cm in length) which is stable enough that it does not occur
pas de fendillement, même à la température ambiante. no cracking, even at room temperature.
gels secs formés dans les mêmes conditions sont intacts et il n'y a pas de fendillement, le rendement Dry gels formed under the same conditions are intact and there is no cracking, the yield
étant donc de 100 %.therefore being 100%.
On place 20 gels secs formés comme ci-dessus We place 20 dry gels formed as above
dans le four de vitrification et on les chauffe de la tem- in the vitrification oven and heat them with the
pérature ambiante à 200 C, à la vitesse de chauffage de 60 C/heure. Après avoir maintenu les gels secs à room temperature at 200 C, at the heating rate of 60 C / hour. After maintaining the dry gels at
cette température pendant 3 heures, on élève la tem- this temperature for 3 hours, the temperature is
pérature à 300 C, à la vitesse de 60 C/heure, et on maintient la matière à 300 C pendant 5 heures pour éliminer l'eau absorbée. On chauffe davantage les gels secs à 950 C, à la vitesse de chauffage de at 300 C, at a rate of 60 C / hour, and the material is maintained at 300 C for 5 hours to remove the absorbed water. The dry gels are further heated to 950 ° C. at the heating rate of
C/heure et on les maintient pendant dix-huit heu- C / hour and held for eighteen hours
res pour enlever le carbone et le chlorure d'ammonium. to remove carbon and ammonium chloride.
On chauffe davantage à 1230 C les gels secs obtenus à une vitesse de 180 C/heure et on les y maintient The dry gels obtained at a speed of 180 C / hour are heated further to 1230 C and maintained therein.
pendant une heure pour les rendre non poreux. On ob- for an hour to make them non-porous. We ob-
tient alors du verre tubulaire transparent de silice (diamètre extérieur de 2,5 cm, diamètre intérieur de 1,6 cm et longueur de 52 cm). Au cours du processus de vitrification, aucun gel sec ne se fendille et on obtient 20 verres tubulaires de silice intacts, le then holds transparent tubular silica glass (outer diameter of 2.5 cm, internal diameter of 1.6 cm and length of 52 cm). During the vitrification process, no dry gel breaks and 20 intact tubular glasses of silica are obtained.
rendement étant donc de 100 %. En outre, il ne se pro- yield is therefore 100%. In addition, it does not
duit pas de dévitrification ou de moussage dans aucun no devitrification or foaming in any
des verres en silice et la qualité est excellente. silica glasses and the quality is excellent.
Exemple 5Example 5
On ajoute 840 ml d'acide chlorhydrique 0,01 840 ml of 0.01 hydrochloric acid are added
normal à 624 g d'éthylate de silicium raffiné disponi- normal to 624 g of refined silicon ethoxide available
ble dans le commerce et on agite violemment la solu- in commerce, and the solution is violently
tion pour effectuer l'hydrolyse. On ajoute à la solu- to perform the hydrolysis. We add to the solution
tion, tout en agitant, 219 g de silice en particules ultrafines ("Aerosil OX50" dont la surface spécifique 219 g of silica in ultrafine particles ("Aerosil OX50" with a specific surface area
est de 50 m2/g)et on applique une vibration ultra- is 50 m2 / g) and an ultrasonic vibration is applied.
sonore. Puis on enlève les substances formant masse par séparation centrifuge pour obtenir le sol dans sound. Then the mass-forming substances are removed by centrifugal separation to obtain the soil in
lequel la silice est dispersée d'une manière uniforme. wherein the silica is dispersed in a uniform manner.
On ajuste le pH du sol à 4,5 en ajoutant une solution éthanolique de triéthylamine à la concentration de The pH of the soil is adjusted to 4.5 by adding an ethanolic solution of triethylamine at the concentration of
0,1 mole/litre.0.1 mole / liter.
On verse 1256 ml de la solution de sol obtenue dans le récipient cylindrique tournant en chlorure de vinyle de 5 cm de diamètre intérieur et de 100 cm de longueur, et dont les deux extrémités sont fermées par des bouchons de caoutchouc.On fixe le récipient sur 1256 ml of the sol solution obtained is poured into the rotating cylindrical vinyl chloride vessel 5 cm inside diameter and 100 cm in length, the two ends of which are closed by rubber plugs.
la machine tournante telle que représentée à la figu- the rotating machine as shown in FIG.
re 1 et on fait tourner à 500 tours/minute. Après avoir fait tourner pendant 30 minutes et avoir confirmé que la prise en gel de l'échantillon est achevée, on enlève le récipient de la machine tournante et on l'abandonne re 1 and rotated at 500 rpm. After having run for 30 minutes and having confirmed that the freezing of the sample has been completed, the container of the rotating machine is removed and it is abandoned.
pendant une nuit.for one night.
On place le gel obtenu dans la boîte (de 50 cm de largeur, de 120 cm de longueur et de 20 cm de hauteur) en polypropylène ayant un couvercle dont les The gel obtained in the box (50 cm wide, 120 cm long and 20 cm high) is placed in polypropylene having a lid whose
ouvertures représentent 1,0 % de la surface. On chauf- openings represent 1.0% of the area. We heat
fe le gel de 40 C à 70 C, à la vitesse de chauffage de 5 C/heure et en séchant le gel à 70 C pendant 7 jours, on obtient le gel sec (diamètre extérieur de 3,5 cm, diamètre intérieure de 2,1 cm et longueur de 70 cm) qui est suffisamment stable pour qu'il ne se produise pas de fendillement même à la température ambiante. 2 des 20 gels secs formés dans les mêmes conditions se fendillent et on obtient 18 gels secs the gel at 40 ° C. at 70 ° C., at a heating rate of 5 ° C./hour and drying the gel at 70 ° C. for 7 days, the dry gel is obtained (outside diameter 3.5 cm, inside diameter 2 , 1 cm and length 70 cm) which is sufficiently stable so that cracking does not occur even at room temperature. 2 of the 20 dry gels formed under the same conditions crack and 18 dry gels are obtained
intacts, le rendement étant ainsi de 90 %. intact, the yield being thus 90%.
On place les 18 gels secs ci-dessus dans le We put the 18 dry gels above in the
four de vitrification et on les chauffe de la tempé- vitrification oven and heat them up
rature ambiante à 200 C à la vitesse de chauffage de C/heure. Après avoir maintenu les gels secs à C pendant 3 heures, on élève la température à 300 C à la vitesse de 60 C/heure et On maintient les gels secs à 300 C pendant 5 heures pour enlever l'eau absorbée. Puis on chauffe davantage les gels secs à 900 C à la vitesse de 180 C/heure et on les y maintient pendant 9 heures pour enlever le carbone et les chlorhydratesin porte la matière à 1220 C à la vitesse de 180 C/heure et on maintient la matière à cette température pendant 1,5 heure pour obtenir du verre de silice non poreux et transparent (diamètre extérieur de 2,5 cm, diamètre intérieur de 1,5 cm et ambient temperature at 200 C at the heating rate of C / hour. After keeping the dry gels at C for 3 hours, the temperature was raised to 300 C at a rate of 60 C / hour and the dry gels were kept at 300 C for 5 hours to remove the absorbed water. The dry gels are then heated further to 900 ° C. at a rate of 180 ° C./hour and held there for 9 hours to remove the carbon and the hydrochlorides bring the material to 1220 ° C. at a rate of 180 ° C./hr. the material at this temperature for 1.5 hours to obtain non-porous and transparent silica glass (outer diameter of 2.5 cm, inner diameter of 1.5 cm and
longueur de 50 cm). Au cours du processus de vitrifi- length of 50 cm). During the vitrification process
cation, aucun gel sec ne se fendille et on obtient 18 verres de silice intacts, le rendement étant donc de 100 %. En outre, il n'y a pas de dévitrification ou de moussage et la qualité du verre de silice est cation, no dry gel cracked and 18 glasses of silica are obtained intact, the yield is therefore 100%. In addition, there is no devitrification or foaming and the quality of the silica glass is
excellente.excellent.
Exemple 6Example 6
On ajoute 840 ml d'acide chlorhydrique 0,01 840 ml of 0.01 hydrochloric acid are added
normal à 624 g d'éthylate de silicium raffiné disponi- normal to 624 g of refined silicon ethoxide available
ble dans le commerce et on agite violemment la solu- in commerce, and the solution is violently
tion pour effectuer l'hydrolyse. On ajoute-219 g de la silice en particules ultrafines ("Aerosil OX50" to perform the hydrolysis. 219 g of silica are added to ultrafine particles ("Aerosil OX50"
dont la surface spécifique est de 50 m2/g) à la solu- with a specific surface area of 50 m2 / g)
tion obtenue tout en agitant et on applique la vibra- obtained while stirring and apply the vibra-
tion ultrasonore. On enlève les substances formant masse par séparation centrifuge pour obtenir le sol dans lequel la silice est dispersée d'une manière uniforme. Puis, pour ajuster le pH à 4,5 on ajoute, goutte à goutte, une solution éthanolique de pyridine ultrasound The mass-forming substances are removed by centrifugal separation to obtain the sol in which the silica is dispersed in a uniform manner. Then, to adjust the pH to 4.5 is added, drop by drop, an ethanolic solution of pyridine
à la concentration de 0,1 mole/litre. at a concentration of 0.1 mole / liter.
On verse 1256 ml de la solution de sol obte- nue dans le récipient cylindrique tournant (diamètre intérieur de 5 cm, longueur de 100 cm) en Téflon et on ferme les deux extrémités du récipient par des bouchons en caoutchouc. On met le récipient sur la machine tournante telle que représentée à la figure 1 et on fait tourner à 1500 tours/minute. Après 1256 ml of the soil solution obtained is poured into the rotating cylindrical vessel (inner diameter of 5 cm, length 100 cm) into Teflon and the two ends of the vessel are closed by rubber stoppers. The vessel is placed on the rotating machine as shown in FIG. 1 and rotated at 1500 rpm. After
avoir fait tourner pendant 30 minutes et avoir con- have been running for 30 minutes and having
firmé que l'échantillon est gélifié complètement, on enlève le récipient de la machine tournante et on that the sample is completely gelled, remove the container from the rotating machine and
l'abandonne pendant une nuit.leave it overnight.
On place le gel obtenu dans la boite (de cm de largeur, de 120 cm de longueur et de 20 cm de hauteur) en polypropylène ayant un couvercle dont les ouvertures représentent 1,0 % de la surface et on le chauffe de 5 à 60 C à la vitesse de chauffage de C/heure. En séchant le gel à 60 C pendant 7 jours, on obtient le gel sec (d'un diamètre extérieur de 3,5 cm, d'un diamètre intérieur de 2,1 cm et d'une longueur de 70 cm) qui est suffisamment stable pour qu'il ne se produise pas de fendillement, même àla température ambiante. 3 des 20 gels secs formés dans les mêmes conditions se fendillent et l'on obtient 17 gels secs intacts, le rendement étant ainsi de %. On met les 17 gels secs ci-dessus dans le The gel obtained in the box (cm in width, 120 cm in length and 20 cm in height) is placed in polypropylene having a lid whose openings represent 1.0% of the surface and is heated from 5 to 60 C at the heating rate of C / hour. By drying the gel at 60 ° C. for 7 days, the dry gel (with an external diameter of 3.5 cm, an internal diameter of 2.1 cm and a length of 70 cm) is obtained which is sufficiently stable so that cracking does not occur even at room temperature. 3 of the 20 dry gels formed under the same conditions crack and 17 intact dry gels are obtained, the yield thus being%. We put the 17 dry gels above in the
four de vitrification et on les porte de la tempéra- vitrification oven and they are heated from the
ture ambiante à 200 C à la vitesse de chauffage de C/heure, température à laquelle on maintient les gels secs pendant 3 heures. On porte la matière à 300 C à une vitesse de chauffage de 60 C/heure et on l'y maintient pendant 5 heures pour enlever l'eau absorbée. Puis on chauffe davantage la matière pour la porter à 900 C à la vitesse de 180 C/heure et on la maintient à 900 C pendant 9 heures pour enlever le carbone et le chlorhydrate.0On élève davantage la tem- pérature jusqu'à 1220 C à la vitesse de 180 C/ heure et on maintient la matière à 1220 C pendant 1,5 heure pour qu'elle devienne non poreuse et on obtient le verre tubulaire transparent en silice (diamètre extérieur de 2,5 cm, diamètre intérieur de ambient temperature at 200 C at the heating rate of C / hour, at which temperature the gels are kept dry for 3 hours. The material is heated to 300 ° C. at a heating rate of 60 ° C./hour and kept there for 5 hours to remove the absorbed water. The material is then further heated to 900 ° C at a rate of 180 ° C / hour and maintained at 900 ° C for 9 hours to remove carbon and hydrochloride. The temperature is further raised to 1220 ° C. at a rate of 180 ° C./hour and the material is maintained at 12 ° C. for 1.5 hours so that it becomes non-porous and the transparent silica-glass tubular (outer diameter of 2.5 cm, internal diameter of
1,5 cm et longueur de 50 cm). Dans le processus de vitri- 1.5 cm and length of 50 cm). In the vitreo-
fication, aucun gel sec ne se fendille et l'on obtient 17 verres de silice intacts, le rendement étant ainsi de 100 %. En outre, il n'y a pas de dévitrification ni de moussage et la qualité des verres obtenus est excellente. As a result, no dry gel cracked and 17 intact silica glasses were obtained, thus yielding 100%. In addition, there is no devitrification or foaming and the quality of the glasses obtained is excellent.
Exemple 7Example 7
On ajoute 840 ml d'acide chlorhydrique 0,01 840 ml of 0.01 hydrochloric acid are added
normal à 624 g d'éthylate de silicium raffiné dispo- normal to 624 g of refined silicon ethoxide available
nible dans le commerce et on agite violemment la solution pour effectuer l'hydrolyse. A la solution obtenue on ajoute, sous agitation, 180 g de la silice en particules ultrafines ("Cabosil" dont la surface commercially available and the solution is violently shaken to effect hydrolysis. To the solution obtained is added, with stirring, 180 g of silica in ultrafine particles ("Cabosil" whose surface
spécifique est de 200 m 2/g) et on applique une vibra- specific is 200 m 2 / g) and a vibratory
tion ultrasonore. On enlève les substances formant ultrasound The substances forming
masse par une séparation centrifuge de manière à dis- mass by a centrifugal separation so as to dis-
perser la silice de manière uniforme dans le sol. to penetrate the silica evenly in the soil.
Puis on ajuste le pH du sol en faisant barboter de Then we adjust the pH of the soil by bubbling with
l'ammoniac dilué dans de l'azote gazeux. ammonia diluted in nitrogen gas.
On verse 1256 ml de la solution de sol obte- 1256 ml of the soil solution obtained is
nue dans le récipient cylindrique tournant (de 5 cm de diamètre intérieur et de 100 cm de longueur) en chlorure de vinyle et dont les deux extrémités sont fermées par des bouchons en caoutchouc. On fixe le récipient sur la machine tournante, comme représenté in the rotating cylindrical container (5 cm internal diameter and 100 cm long) made of vinyl chloride, both ends of which are closed by rubber stoppers. The container is fixed on the rotating machine as shown
à la figure 1 et on fait tourner à 1000 tours/minute. in Figure 1 and rotated at 1000 rpm.
Après avoir fait tourner pendant 50 minutes et After running for 50 minutes and
après avoir confirmé que l'échantillon est entière- after confirming that the sample is
ment pris en gel, on enlève le récipient de la ma- taken in gel, remove the container from the
chine tournante et on l'abandonne pendant une nuit. On place le gel obtenu dans la boite (de cm de largeur, de 120 cm de longueur et 20 cm de hauteur) en polypropylène ayant un couvercle dont les ouvertures représentent 5,0 % de la surface et on le porte de 30 C à 60 C à la vitesse de chauffage de C/:heure. En séchant le gel à 60 C pendant 7 jours, on obtient un gel sec (d'un diamètre extérieur de 2,9 cm, d'un diamètre intérieur de 1,9 cm et d'une longueur de 58 cm) qui est suffisamment stable pour qu'il ne se produise pas de fendillement même à la température ambiante. 5 des 20 gels secs formés dans les mêmes conditions se fendillent et l'on obtient gels secs intacts, le rendement étant ainsi de %. China turns and is abandoned for one night. The resulting gel is placed in the box (cm in width, 120 cm in length and 20 cm in height) made of polypropylene having a lid whose openings represent 5.0% of the surface and is raised from 30 C to 60 C at the heating rate of C /: hour. By drying the gel at 60 ° C. for 7 days, a dry gel (with an outside diameter of 2.9 cm, an internal diameter of 1.9 cm and a length of 58 cm) is obtained which is sufficiently stable so that cracking does not occur even at room temperature. 5 of the 20 dry gels formed under the same conditions crack and dry gels are obtained, the yield thus being%.
On place les 15 gels secs mentionnés ci- The dry gels mentioned below are placed
dessus dans le four de vitrification et on les porte de la top in the vitrification oven and one wears them from the
température ambiante à 200 C, à la vitesse de chauf- room temperature at 200 C, at the heating rate
fage de 60 C/heure. Après avoir maintenu les gels secs à 200 C pendant 3 heures, on porte les matières à 300 C à la vitesse de chauffage de 60 C/heure et fage of 60 C / hour. After keeping the gels dry at 200 ° C. for 3 hours, the materials are heated to 300 ° C. at a heating rate of 60 ° C./ hour and
on les maintient à 300 C pendant 5 heures pour éli- they are kept at 300 C for 5 hours to elimi-
miner l'eau absorbée. On chauffe encore les gels secs destroy the absorbed water. Dry gels are still heated
à 950 C, à la vitesse de 180 C/heure et on les main- at 950 C at a speed of 180 C / hour and are
tient à 950 C pendant 18 heures pour éliminer le car- hold at 950 C for 18 hours to eliminate the car-
bone et le chlorure d'ammonium. On élève encore la température à 1220 C, à la vitesse de 180 C/heure et on maintient la matière à 1220 C pendant 1, 5 heure pour la rendre non poreuse et on obtient le verre bone and ammonium chloride. The temperature is further raised to 1220 ° C. at a rate of 180 ° C./hour and the material is maintained at 12 ° C. for 1.5 hours to make it non-porous and the glass is obtained.
transparent tubulaire en silice (d'un diamètre exté- tubular transparent silica (of an outside diameter
rieur de 2,4 cm, d'un diamètre intérieur de 1,5 cm et 2.4 cm, with an inside diameter of 1.5 cm and
d'une longueur de 47 cm). Aucun gel sec ne se fendil- of a length of 47 cm). No dry gel is cracking
le dans le processus de vitrification et on obtient verres tubulaires en silice intacts, le rendement étant ainsi de 100 %. En outre, il ne se produit pas de dévitrification ni de moussage et la qualité des in the vitrification process and intact silica tubular glasses are obtained, the yield thus being 100%. In addition, there is no devitrification or foaming and the quality of
verres de silice obtenus est excellente. Silica glasses obtained is excellent.
Exemple 8Example 8
On ajoute 540 ml d'acide chIrhydrique 0,02 normal à 624 g de l'éthylate de silicium raffiné disponible dans le commerce et on agite violemment la solution pour effectuer l'hydrolyse. On ajoute 300 ml d'eau à la solution obtenue, puis on ajoute g de silice en particules ultrafines ("Aerosil OX50" dont la surface spécifique est de 50 m /g), tout en agitant. On disperse uniformément la silice dans le sol par vibration ultrasonore. Le pH du 540 ml of normal 0.02 g hydrochloric acid is added to 624 g of the commercially available refined silicon ethoxide and the solution is violently shaken to effect hydrolysis. 300 ml of water are added to the solution obtained, then g of silica in ultrafine particles ("Aerosil OX50" with a specific surface area of 50 m 2 / g) is added while stirring. The silica is uniformly dispersed in the soil by ultrasonic vibration. The pH of the
sol obtenu est de 2,15.sol obtained is 2.15.
On verse 1256 ml de la solution de sol obte- 1256 ml of the soil solution obtained is
nue dans le récipient cylindrique tournant (d'un diamètre intérieur de 5 cm et d'une longueur de in the rotating cylindrical container (with an inside diameter of 5 cm and a length of
cm) en chlorure de vinyle et dont les deux ex- cm) of vinyl chloride, both of which
trémités sont fermées par des bouchons en caout- trenches are closed by rubber stoppers
chouc. On fixe le récipient sur la machine tournante comme représenté à la figure 1 et on fait tourner à 2000 tours/minute. Après avoir fait tourner pendant minutes, et avoir confirmé que l'échantillon est complètement pris en gel, on enlève le récipient et Chouc. The container is fixed on the rotating machine as shown in FIG. 1 and rotated at 2000 rpm. After having run for a few minutes, and having confirmed that the sample is completely set in gel, the container is removed and
on l'abandonne pendant une nuit.we leave it overnight.
On met le gel obtenu dans la boîte (50 cm de largeur, 120 cm de longueur et 20 cm de hauteur) en polypropylène ayant un couvercle dont les ouvertures représentent 0,1 % de la surface et on porte le gel de 20 C à 60 C à la vitesse de chauffage de 2 C/ heure. En séchant le gel à 60 C pendant 15 jours, on obtient un gel sec (de 3,5 cm de diamètre extérieur, The gel obtained in the box (50 cm wide, 120 cm long and 20 cm high) is made of polypropylene having a lid whose openings represent 0.1% of the surface and the gel is brought from 20 C to 60 C at the heating rate of 2 C / hour. Drying the gel at 60 ° C. for 15 days gives a dry gel (3.5 cm outside diameter,
de 2,1 cm de diamètre intérieur et de 70 cm de hau- 2.1 cm inside diameter and 70 cm
teur) qui est suffisamment stable pour qu'aucun fen- which is stable enough that no
dillement ne se produise même à la température am- not occur even at room temperature.
biante. 8 des 20 gels secs formés dans les mêmes con- ature. 8 of the 20 dry gels formed in the same way
ditions se fendillent et l'on obtient 12 gels secs ditions crack and 12 dry gels are obtained
intacts, le rendement étant ainsi de 60 %. intact, the yield being thus 60%.
On met les 12 gels secs ci-dessus dans le four de vitrification et on les porte de la température ambiante à 200 C à la vitesse de chauffage de 60 C/ heure. Après les avoir maintenus à 200 C pendant 3 heures, on chauffe encore la matière à 300 C à la vitesse de chauffage de 60 C/heure et on la maintient The above 12 dry gels are placed in the vitrification oven and are brought from room temperature to 200 ° C. at a heating rate of 60 ° C./hour. After keeping them at 200 ° C. for 3 hours, the material is further heated to 300 ° C. at a heating rate of 60 ° C./hour and is maintained.
à 300 C pendant 5 heures pour éliminer l'eau absorbée. at 300 C for 5 hours to remove the absorbed water.
Puis on porte la matière-à 950 C à la vitesse de Then we bring the material-at 950 C at the speed of
180 C/heure et on la maintient à 950 C pendant 3 heu- 180 C / hour and maintained at 950 C for 3 hours
res pour enlever le carbone. On élève la température to remove carbon. We raise the temperature
à 1200 C à la vitesse de 180 C/heure et on la main- at 1200 C at a speed of 180 C / hour and it is
tient à 12000 C pendant 1,5 heure pour la rendre non holds at 12000 C for 1.5 hours to make it no
poreuse et on obtient alors le verre tubulaire trans- porous and we then obtain the trans-
parent en silice (d'un diamètre extérieur de 2,4 cm, d'un diamètre intérieur de 1,4 cm et d'une longueur de 47 cm). Dans le processus de vitrification, aucun gel sec ne se fendille et l'on obtient 12 verres tubulaires en silice intacts, le rendement étant Silica parent (2.4 cm outside diameter, 1.4 cm inside diameter and 47 cm long). In the vitrification process, no dry gel splits and 12 intact silica tubular glasses are obtained, the yield being
ainsi de 100 %. En outre, il n'y a ni dévitrifica- so 100%. Moreover, there is no devitrifica-
tion ni moussage et la qualité des verres de silice neither foaming nor the quality of silica glasses
obtenus est excellente.obtained is excellent.
Exemple 9Example 9
On ajoute 840 ml d'acide chlorhydrique 0,01 840 ml of 0.01 hydrochloric acid are added
normal à 624 g d'éthylate de silicium raffiné disponi- normal to 624 g of refined silicon ethoxide available
ble dans le commerce et l'on agite violemment la solu- in commerce and the solution is violently
tion pour effectuer l'hydrolyse. On ajoute à la solu- to perform the hydrolysis. We add to the solution
tion obtenue et sous agitation 210 g de la silice en particules ultrafines ("Aerosil OX50" dont la surface spécifique est de 50 m2/g) et on applique la vibration ultrasonore. On élimine les substances formant masse par une séparation centrifuge pour obtenir le sol 210 g of the ultrafine silica ("Aerosil OX50" with a specific surface area of 50 m 2 / g) are obtained and stirred, and the ultrasonic vibration is applied. Mass-forming substances are removed by centrifugal separation to obtain the soil
dans lequel la silice est dispersée uniformément. wherein the silica is dispersed uniformly.
Puis on ajoute goutte à goutte de l'ammoniaque 0,1 normal au sol pour ajuster le pH à 4,5. Then, 0.1 normal ammonia is added dropwise to the soil to adjust the pH to 4.5.
* On verse 1256 ml de la solution de sol obte-* 1256 ml of the soil solution obtained is
nue dans le récipient cylindrique tournant (d'un diamètre intérieur de 5 cm et d'une longueur de in the rotating cylindrical container (with an inside diameter of 5 cm and a length of
cm) en chlorure de vinyle dont les deux extrémi- cm) of vinyl chloride, both of which
tés sont fermées par des bouchons en caoutchouc. On fixe le récipient sur la machine tournante, comme représenté à la figure 1, et on fait tourner à 1500 tours/minute. Après avoir fait tourner pendant 30 are closed by rubber stoppers. The container is fixed on the rotating machine, as shown in FIG. 1, and is rotated at 1500 rpm. After spinning for 30
minutes et avoir confirmé que l'échantillon est com- minutes and confirm that the sample is
plètement pris en gel,-on enlève le récipient de la taken in gel, remove the container from the
machine tournante et on l'abandonne pendant une nuit. rotating machine and we abandon it for one night.
On met le gel obtenu dans la boite (de 50 cm de largeur, de 120 cm de longueur et de 20 cm de hauteur) en polypropylene ayant un couvercle dont les ouvertures représentent 1,0 % de la surface et on le porte de 20 C à 60 C à la vitesse de chauffage de 2 C/heure. En séchant le gel à 60 C pendant 7 jours, on obtient un gel sec (3,5 cm de diamètre extérieur, 2,1 cm de diamètre intérieur et de 70 cm de longueur) qui est suffisamment stable pour qu'il ne se produise The gel obtained in the box (50 cm in width, 120 cm in length and 20 cm in height) is made of polypropylene having a lid whose openings represent 1.0% of the surface and is brought to 20 C at 60 C at the heating rate of 2 C / hour. Drying the gel at 60 ° C for 7 days yields a dry gel (3.5 cm outer diameter, 2.1 cm inner diameter and 70 cm long) which is stable enough to not occur.
pas de fendillement, même à la température ambiante. no cracking, even at room temperature.
Un des 20 gels secs formés dans les mêmes conditions se fendille et l'on obtient 19 gels secs intacts, One of the 20 dry gels formed under the same conditions cracks and 19 intact dry gels are obtained,
le rendement étant ainsi de 95 %.the yield is thus 95%.
On met les 19 gels secs mentionnés ci-dessus dans le four de vitrification et on les porte de la The 19 dry gels mentioned above are put into the vitrification oven and brought to the
température ambiante à 2000C à la vitesse de chauffa- room temperature at 2000C at the heating rate
ge de 60 C/heure. Après avoir maintenu la matière à C pendant 3 heures, on la porte à 300 C à la vitesse de 60 C/heure et on la maintient à 300 C pendant 5 heures pour éliminer l'eau absorbée. Puis on porte les gels secs obtenus à 950 C à la vitesse de chauffage de 180 C/heure et on les maintient à 950 C pendant 18 heures pour éliminer le carbone et le chlorure d'ammonium. On chauffe encore les gels 60 C / hour. After maintaining the material at C for 3 hours, it is heated to 300 ° C. at a rate of 60 ° C./hour and maintained at 300 ° C. for 5 hours in order to eliminate the absorbed water. The dry gels obtained at 950 ° C were then heated at 180 ° C./hour and maintained at 950 ° C. for 18 hours to remove carbon and ammonium chloride. We still heat the gels
secs à 1220 C à la vitesse de 180 C et on les main- dried at 1220 C at a speed of 180 C and are then
tient à 1220 C pendant 1,5 heure pour qu'ils devien- at 1220 C for 1.5 hours to become
nent non poreux. On obtient ainsi le verre tubulaire transparent de silice (2,5 cm de diamètre extérieur, not porous. This gives the transparent tubular silica glass (2.5 cm outside diameter,
1,5 cm de diamètre intérieur et 50 cm de longueur). 1.5 cm inside diameter and 50 cm in length).
Dans le processus de vitrification, aucun gel sec ne se fendille et l'on obtient 19 verres tubulaires en In the vitrification process, no dry gel breaks and 19 tubular glasses are obtained.
silice intacts, le rendement étant ainsi de 100 %. silica intact, the yield is thus 100%.
En outre, il n'y a pas de dévitrification ni de moussage du verre tubulaire de silice obtenu et sa In addition, there is no devitrification or foaming of the obtained silica tubular glass and its
qualité est excellente.quality is excellent.
Exemple 10Example 10
On ajoute 840 ml d'acide chlorhydrique 0,01 840 ml of 0.01 hydrochloric acid are added
normal à 624 g d'éthylate de silicium raffiné disponi- normal to 624 g of refined silicon ethoxide available
ble dans le commerce et on agite violemment la solu- in commerce, and the solution is violently
tion pour effectuer l'hydrolyse. On ajoute à la solu- to perform the hydrolysis. We add to the solution
tion obtenue et sous agitation, 900 g de silice en obtained and with stirring, 900 g of silica in
particules ultrafines ("Aerosil OX50" dont la surfa- ultrafine particles ("Aerosil OX50") whose surface
ce spécifique est de 50 m2/g) et on applique la vibra- this specific is 50 m2 / g) and we apply the vibra-
tion ultrasonore. On élimine les substances formant masse par une séparation centrifuge pour obtenir le ultrasound The mass-forming substances are removed by centrifugal separation to obtain the
sol dans lequel la silice est dispersée uniformément. soil in which the silica is dispersed uniformly.
On ajoute goutte à goutte de l'ammoniaque 0,1 normal Normal 0.1 ammonia is added dropwise
au sol pour ajuster le pH à 4,0.on the ground to adjust the pH to 4.0.
On verse 1256 ml de la solution de sol obte- 1256 ml of the soil solution obtained is
nue dans le récipient cylindrique tournant (d'un dia- naked in the rotating cylindrical container (of a dia-
mètre intérieur de 5 cm et d'une longueur de 100 cm) en chlorure de vinyle et dont les deux extrémités sont fermées par des bouchons en caoutchouc. On fixe inner meter 5 cm and length 100 cm) in vinyl chloride and both ends of which are closed by rubber stoppers. We fix
le récipient sur la machine tournante, comme repré- the container on the rotating machine, as
senté à la figure 1 et on fait tourner à 500 tours/ minute. Après avoir fait tourner pendant 60 minutes et avoir confirmé que l'échantillon est complètement pris en gel, on enlève le récipient de la machine tournante et on l'abandonne pendant une nuit. On met le gel obtenu dans la boite (de 50 cm de largeur, de 120 cm de longueur et de 20 cm de hauteur) en polypropylène ayant un couvercle dont les ouvertures représentent 2,0 % de la surface et on le porte de 25 C à 60 C à la vitesse de chauffage de 2 C/heure. En séchant le gel à 60 C pendant 7 heures, on obtient un gel sec (d'un diamètre extérieur de 4,0 cm, d'un diamètre intérieur de 2,4 cm et d'une longueur de 80 cm) qui-est suffisamment stable pour qu'il ne se produise pas de fendillement, même à la température ambiante. 5 des 20 gels secs formés dans les mêmes conditions se fendillent et l'on obtient gels secs intacts, le rendement étant ainsi de %. On met les 15 gels secs mentionnés ci-dessus dans le four de vitrification et on les porte de la is shown in Figure 1 and rotated at 500 rpm. After rotating for 60 minutes and confirming that the sample is completely freeze-dried, the container is removed from the rotating machine and left overnight. The gel obtained in the box (50 cm in width, 120 cm in length and 20 cm in height) is made of polypropylene having a lid whose openings represent 2.0% of the surface and is 25 C at 60 C at the heating rate of 2 C / hour. By drying the gel at 60 ° C. for 7 hours, a dry gel (with an outer diameter of 4.0 cm, an inside diameter of 2.4 cm and a length of 80 cm) is obtained which is Stable enough to not crack, even at room temperature. 5 of the 20 dry gels formed under the same conditions crack and dry gels are obtained, the yield thus being%. The above-mentioned dry gels are placed in the vitrification oven and are
température ambiante à 300 C à la vitesse de chauffa- room temperature at 300 C at the heating rate
ge de 10 C/heure, température à laquelle on maintient les gels secs pendant 5 heures pour éliminer l'eau absorbée. On chauffe encore davantage les gels secs pour les porter à 600 C à la vitesse de chauffage de 320 C/heure et on les maintient à 6000 C pendant 9 heures pour éliminer le carbone et le chlorure d'ammonium. On chauffe encore davantage les gels secs pour les porter à 1400 C à la vitesse de chauffage de 320 C/heure et on les maintient à 1400 C pendant une demi- heure pour les rendre non poreux et l'on obtient le verre tubulaire transparent de silice 10 C / hour, the temperature at which the dry gels are kept for 5 hours to eliminate the absorbed water. The dry gels are further heated to 600 ° C. at a heating rate of 320 ° C./hour and maintained at 6000 ° C. for 9 hours to remove carbon and ammonium chloride. The dry gels are further heated to 1400 ° C. at the heating rate of 320 ° C./hour and maintained at 1400 ° C. for half an hour to render them non-porous and the transparent tubular glass is obtained. silica
(3,2 cm de diamètre extérieur, 1,9 cm de diamètre in- (3.2 cm outside diameter, 1.9 cm in diameter
térieur et 64 cm de longueur). Dans le processus de vitrification, aucun gel sec ne se fendille et l'on obtient 15 verres tubulaires de silice intacts, le inside and 64 cm long). In the vitrification process, no dry gel breaks and 15 intact tubular glasses of silica are obtained.
rendement étant ainsi de 100 %.yield is thus 100%.
En outre, en dépit du fait que le verre de silice dans cet exemple est traité à une température relativement élevée telle que 1400 C, on ne constate aucun moussage dans les verres obtenus. Ceci implique qu'en donnant à la concentration de la silice en fines particules des valeurs de 5 moles pour 1 mole d'alcoolate métallique, on élimine complètement le problème du moussage. Néanmoins, si la concentration Furthermore, in spite of the fact that the silica glass in this example is treated at a relatively high temperature such as 1400 C, there is no foaming in the resulting glasses. This implies that by giving the concentration of the silica in fine particles values of 5 moles per 1 mole of metal alkoxide, the problem of foaming is completely eliminated. Nevertheless, if the concentration
de la silice est supérieure à ce qui est indiqué ci- dessus, la température de vitrification doit être trop élevée, ce qui silica is higher than indicated above, the vitrification temperature must be too high, which
augmente le coût de fabrication et la increases the cost of manufacturing and the
silice obtenue devient peu intéressante en pratique. obtained silica becomes unattractive in practice.
Exemple 11Example 11
On ajoute 540 mI d'acide chlorhydrique 0,02 540 ml of 0.02 hydrochloric acid are added
normal à 624 g de l'éthylate de silicium raffiné dis- normal to 624 g of the refined silicon ethoxide
ponible dans le commerce et on agite violemment la solution pour effectuer l'hydrolyse. On ajoute 300 ml d'eau à la solution obtenue, puis on ajoute 36 g de la silice en particules ultrafines ("Aerosil OX50" dont la surface spécifique est de 50 m2/g) tout en agitant et on soumet à une vibration ultrasonore pour obtenir le sol dans lequel la silice est dispersée It is commercially available and the solution is violently shaken to effect hydrolysis. 300 ml of water are added to the solution obtained, then 36 g of the ultrafine silica ("Aerosil OX50" with a specific surface area of 50 m 2 / g) are added with stirring and subjected to ultrasonic vibration for get the soil in which the silica is dispersed
uniformément. On ajoute goutte à goutte de l'ammonia- uniformly. Ammonia is added dropwise
que 0,1 normal au sol obtenu pour ajuster le pH à 3,0. than 0.1 normal to the soil obtained to adjust the pH to 3.0.
On verse 1256 ml de la solution de sol obte- 1256 ml of the soil solution obtained is
nue dans le récipient cylindrique tournant (diamètre intérieur de 5 cm et longueur de 100 cm) en chlorure de vinyle et dont les deux extrémités sont fermées par des bouchons en caoutchouc. On fixe le récipient sur la machine tournante telle que représentée à la naked in the rotating cylindrical container (inside diameter 5 cm and length 100 cm) made of vinyl chloride and both ends of which are closed by rubber stoppers. The container is fixed on the rotating machine as shown in FIG.
figure 1 et on fait tourner à 400 tours/minute. Figure 1 and rotated at 400 rpm.
Après avoir fait tourner pendant 50 minutes et After running for 50 minutes and
après confirmation que l'échantillon est complète- after confirmation that the sample is complete-
ment pris en gel, on enlève le récipient de la ma- taken in gel, remove the container from the
chine tournante et on l'abandonne pendant une nuit. China turns and is abandoned for one night.
On met le gel obtenu dans la boîte (50 cm de largeur, 120 cm de longueur et 20 cm de hauteur) We put the gel obtained in the box (50 cm wide, 120 cm long and 20 cm high)
en polypropylène ayant un couvercle dont les ouver- made of polypropylene having a lid whose opening
tures représentent 0,8 % de la surface et on le porte are 0.8% of the surface and are worn
de 5 C à 60 C à la vitesse de chauffage de 2 C/heure. from 5 ° C. to 60 ° C. at a heating rate of 2 ° C./hour.
En séchant le gel à 60 C pendant 10 jours, on obtient un gel sec (2,5 cm de diamètre extérieur, 1,5 cm de Drying the gel at 60 ° C. for 10 days gives a dry gel (2.5 cm outside diameter, 1.5 cm
diamètre intérieur et 50 cm de longueur) qui est suf- inside diameter and 50 cm in length) which is suf-
fisamment stable pour qu'il ne se produise pas de fendillement, même à la température ambiante. 10 des stable so that cracking does not occur even at room temperature. 10 of
20 gels secs formés dans les mêmes conditions se fen- 20 dry gels formed under the same conditions were
dillent et l'on obtient 10 gels secs intacts, le ren- dyes and 10 intact dry gels are obtained, the
dement étant ainsi de 50 %.thus being 50%.
On met les 10 gels secs mentionnés ci-dessus dans le four-de vitrification et on les chauffe de la température ambiante à 200 C à la vitesse de chauffage de 10 C/heure. Après avoir maintenu les gels secs à 200 C pendant 3 heures, on porte les gels secs à 300 C à la vitesse de chauffage de 10 C/heure et on les maintient à 300 C pendant 5 heures pour éliminer l'eau absorbée. On chauffe encore les gels secs à 600 C à la vitesse de chauffage de 30 C/heure et on les maintient à 600 C pendant 18 heures pour éliminer le carbone et le chlorure d'ammonium. Puis on porte la température à 1000 C à la vitesse de 30 C/heure et l'on maintient les gels secs à 1000 C pendant 1,5 heure pour les rendre non poreux et l'on obtient le verre tubulaire transparent de silice (de 2 cm de diamètre extérieur, de 1,2 cm de diamètre intérieur et de 40 cm de longueur). Dans le processus de vitrification, 3 gels secs se fendillent et l'on obtient 7 verres tubulaires en silice intacts, le The above-mentioned dry gels are placed in the vitrification oven and heated from room temperature to 200 ° C. at a heating rate of 10 ° C./hour. After keeping the gels dry at 200 ° C. for 3 hours, the dry gels are brought to 300 ° C. at a heating rate of 10 ° C./hour and maintained at 300 ° C. for 5 hours in order to eliminate the absorbed water. The dry gels are further heated to 600 ° C. at a heating rate of 30 ° C./hour and maintained at 600 ° C. for 18 hours to remove carbon and ammonium chloride. The temperature is then raised to 1000 ° C. at a rate of 30 ° C./ hour and the dry gels are maintained at 1000 ° C. for 1.5 hours to render them non-porous and the transparent tubular glass of silica (from 2 cm in outer diameter, 1.2 cm in inner diameter and 40 cm in length). In the vitrification process, 3 dry gels crack and 7 intact silica tubular glasses are obtained.
rendement étant ainsi de 70 %.yield is thus 70%.
L'expérience effectuée ensuite démontra que, quand les verres de silice obtenus sont maintenus à 1200 C pendant 30 minutes, il ne se produit pas de moussage, The experiment carried out afterwards demonstrated that, when the silica glasses obtained are maintained at 1200 ° C. for 30 minutes, no foaming takes place.
mais quequand on les maintient à 1300 C, il se pro- but when kept at 1300 C,
duit du moussage. De même, quand la concentration de la silice en particules ultrafines est inférieure à 0,2 mole, il se produit du moussage à 1200 0C dans foaming. Similarly, when the concentration of the silica in ultrafine particles is less than 0.2 mol, foaming takes place at 1200 ° C.
tous les échantillons. En conséquence, la concentra- all samples. As a result, the concentration
tion de la silice en particules ultrafines doit être silica in ultrafine particles should be
de 0,2 mole ou supérieure à cette valeur. 0.2 mol or more.
Exemple 12Example 12
On ajoute 840 ml d'acide chlorhydrique 0,01 840 ml of 0.01 hydrochloric acid are added
normal à 624 g d'éthylate de silicium raffiné disponi- normal to 624 g of refined silicon ethoxide available
ble dans le commerce et on agite violemment la solu- in commerce, and the solution is violently
tion pour effectuer l'hydrolyse. Puis on ajoute à la solution obtenue et sous agitation 126 g de silice en particules ultrafines ("Aerosil OX50" dont la surface to perform the hydrolysis. 126 g of silica in ultrafine particles ("Aerosil OX50") whose surface is then added to the solution obtained with stirring.
spécifique est de 50 m2/g) et on soumet à la vibra- specific is 50 m2 / g) and is subjected to vibra-
tion ultrasonore. On élimine ensuite les substances formant masse par séparation centrifuge pour obtenir ultrasound The mass-forming substances are then removed by centrifugal separation to obtain
le sol dans lequel la silice est dispersée d'une ma- the soil in which the silica is dispersed from a
nière uniforme. On ajoute goutte à goutte de l'ammo- uniform. Ammonium is added dropwise
niaque 0,1 normal au sol pour ajuster le pH à 6,0. normal 0.1 nia on the ground to adjust the pH to 6.0.
On verse 1256 ml de la solution de sol obte- 1256 ml of the soil solution obtained is
nue dans le récipient cylindrique tournant (diamètre intérieur de 5 cm et longueur de 100 cm) en chlorure de vinyle et dont les deux extrémités sont fermées par des bouchons en caoutchouc. On fixe le récipient sur la machine tournante telle que représentée à la naked in the rotating cylindrical container (inside diameter 5 cm and length 100 cm) made of vinyl chloride and both ends of which are closed by rubber stoppers. The container is fixed on the rotating machine as shown in FIG.
figure 1 et on fait tourner à 1500 tours/minute. Figure 1 and rotated at 1500 rpm.
Après avoir fait tourner pendant 15 minutes et avoir confirmé que l'échantillon est complètement pris en gel, on enlève le récipient de la machine tournante After rotating for 15 minutes and confirming that the sample is completely set in gel, remove the container from the rotating machine
et on l'abandonne pendant une nuit.and we leave it overnight.
On place le gel obtenu dans la boite (50 cm de largeur, 120 cm de longueur et 20 cm de hauteur) The gel obtained is placed in the box (50 cm wide, 120 cm long and 20 cm high)
en polypropylène ayant un couvercle dont les ouver- made of polypropylene having a lid whose opening
tures représentent 2,0 % de la surface et on le porte tures represent 2.0% of the surface and are worn
de 5 C à 60 C à la vitesse de chauffage de 5 C/heure. from 5 ° C. to 60 ° C. at a heating rate of 5 ° C./hour.
En séchant le gel à 65 C pendant 16 jours, on obtient un gel sec (2,8 cm de diamètre extérieur, 1,7 cm de diamètre intérieur et 56 cm de longueur) qui est suffisamment stable pour qu'il ne se produise pas de fendillement, même à la température ambiante. Les 20 Drying the gel at 65 ° C. for 16 days gives a dry gel (2.8 cm outer diameter, 1.7 cm inner diameter and 56 cm long) which is stable enough that it does not occur. cracking even at room temperature. The 20
gels secs formés dans les mêmes conditions sont in- Dry gels formed under the same conditions are
tacts et il n'y a pas de fendillement, le rendement tacts and there is no cracking, the yield
étant ainsi de 100 %.thus being 100%.
On met les 20 gels secs obtenus dans le four de vitrification et on les porte de la température ambiante à 200 C à la vitesse de chauffage de 60 C/ heure. Apres avoir maintenu les gels secs à 200 C pendant 3 heures, on porte.encore-les gels secs à 300 C à la vitesse de chauffage de 400 C/heure et on les maintient à 300 C pendant 5 heures pour-.éliminer l'eau absorbée. On porte les gels secs à 1OO0 C à la vitesse de 400 C/heure et on les maintient à 1000 C pendant 8 jours pour enlever le carbone et le chlorure d'ammonium. On élève encore la température à 1150 C à la vitesse de 400 C/heure, température à laquelle on maintient les gels secs pendant 1,5 heure pour les rendre non-poreux et l'on obtient un verre The resulting dry gels are placed in the vitrification oven and are brought from room temperature to 200 ° C. at a heating rate of 60 ° C./hour. After keeping the gels dry at 200 ° C. for 3 hours, the dry gels are again heated at 300 ° C. at a heating rate of 400 ° C./hour and maintained at 300 ° C. for 5 hours to eliminate it. water absorbed. Dry gels are brought at 1000 ° C. at a rate of 400 ° C./hour and maintained at 1000 ° C. for 8 days to remove carbon and ammonium chloride. The temperature is further raised to 1150 ° C. at a rate of 400 ° C./ hour, at which temperature the dry gels are kept for 1.5 hours to render them non-porous and a glass is obtained.
tubulaire transparent de silice (de 2,2 cm de diamè- transparent tubular silica (2.2 cm diameter
tre extérieur, de 1,4 cm de diamètre intérieur et outside, 1.4 cm inside diameter and
de 45 cm de longueur). Dans le processus de vitrifi- 45 cm long). In the vitrifying process
cation, 2 gels secs se fendillent et l'on obtient 18 verres tubulaires de silice intacts, le rendement cation, 2 dry gels crack and 18 intact tubular silica glasses are obtained, the yield
étant ainsi de 90 %. En outre, il n'y a pas de dévi- thus being 90%. Moreover, there is no
trification ni de moussage dans les verres de silice Trification or foaming in silica glasses
et leur qualité est excellente.and their quality is excellent.
Il ressort de cet exemple qu'en adoptant un pH élevé pour le sol, le rendement de production du gel sec est de 100 % presque, ce qui montre de bonnes qualités de reproductibilité. Néanmoins, si le pH du sol est supérieur à 6,0, la durée requise pour la prise en gel devient extrêmement brève et il est difficile de se rendre maître de la matière, ce qui It emerges from this example that by adopting a high pH for the soil, the production yield of dry gel is almost 100%, which shows good reproducibility. However, if the soil pH is above 6.0, the time required for freezing becomes extremely short and it is difficult to master the material, which
est un inconvénient pour l'utilisation pratique. is a disadvantage for practical use.
Exemple 13Example 13
On ajoute 840 ml d'acide chlorhydrique 0,01 840 ml of 0.01 hydrochloric acid are added
normal à 624 g de l'éthylate de silicium raffiné dis- normal to 624 g of the refined silicon ethoxide
ponible dans le commerce et on agite violemment la solution pour effectuer l'hydrolyse. On ajoute à la solution obtenue et sous agitation 219 g de la silice en particules ultrafines ("Aerosil OX50" dont la surface spécifique est de 50 m2/g) et on soumet à la It is commercially available and the solution is violently shaken to effect hydrolysis. 219 g of silica in ultrafine particles ("Aerosil OX50" with a specific surface area of 50 m 2 / g) are added to the solution obtained and with stirring.
vibration ultrasonore. On élimine les substances for- ultrasonic vibration. The strong substances are eliminated
mant masse par une séparation centrifuge pour obtenir mass mant by centrifugal separation to get
le sol dans lequel la silice est dispersée uniformé- the soil in which the silica is dispersed uniformly
ment. On ajoute au sol de l'ammoniaque 0,1 normal is lying. Normal 0.1 ammonia is added to the soil
pour ajuster le pH à 4,1.to adjust the pH to 4.1.
On verse 1256 ml de la solution de sol obtenue 1256 ml of the resulting soil solution are poured in
dans le récipient cylindrique tournant (diamètre in- in the rotating cylindrical container (inner diameter
térieur de 5 cm et longueur de 100 cm) en chlorure de vinyle et dont les deux extrémités sont fermées par des bouchons en caoutchouc. On fixe le récipient sur la machine tournante telle que représentée à la figure 1 et on fait tourner à 1000 tours/minute. Après avoir fait tourner pendant 50 minutes et avoir confirmation que l'échantillon est complètement pris en gel, on enlève le récipient de la machine tournante et on 5 cm thick and 100 cm long) made of vinyl chloride and both ends of which are closed by rubber stoppers. The container is fixed on the rotating machine as shown in Figure 1 and rotated at 1000 rpm. After rotating for 50 minutes and confirming that the sample is completely freeze-dried, remove the container from the rotating machine and
l'abandonne pendant une nuit.leave it overnight.
On met le gel obtenu dans la boîte (50 cm de largeur, 120 cm de longueur et 20 cm de hauteur) de polypropylene ayant un couvercle dont les ouvertures représentent 0,5 % de la surface et on le porte de The gel obtained in the box (50 cm in width, 120 cm in length and 20 cm in height) is made of polypropylene having a lid whose openings represent 0.5% of the surface and is
C à 120 C à la vitesse de chauffage de 2 C/heure. C at 120 C at the heating rate of 2 C / hour.
En séchant le gel à 120 C pendant 4 jours, on obtient un gel sec (3,5 cm de diamètre extérieur, 2,1 cm de Drying the gel at 120 ° C. for 4 days gives a dry gel (3.5 cm outside diameter, 2.1 cm
diamètre intérieur et 70 cm de longueur) qui est suf- inner diameter and 70 cm in length) which is suf-
fisamment stable pour qu'il ne se produise pas de fen- stable so that it does not occur
dillement, même à la température ambiante. 6 des 20 even at room temperature. 6 of 20
gels secs formés dans les mêmes conditions se fendil- Dry gels formed under the same conditions become
lent et l'on obtient 14 gels secs intacts, le rende- slow, and 14 intact dry gels are obtained, the
ment étant ainsi de 70 %.being thus 70%.
On met les 14 gels secs mentionnés ci-dessus dans le four de vitrification et on les porte de la The 14 dry gels mentioned above are put into the vitrification oven and brought to the
température ambiante à 400 C à la vitesse de chauffa- room temperature at 400 C at the heating rate
ge de 60 C/heure pour éliminer l'eau absorbée. On porte encore les gels secs à 1100 C à la vitesse de chauffage de 180 C/heure et on les maintient à 1100 C 60 C / hour to eliminate the absorbed water. The dry gels are still carried at 1100 ° C. at a heating rate of 180 ° C./ hour and maintained at 1100 ° C.
pendant 3 heures pour éliminer le carbone et le chlo- for 3 hours to remove carbon and chlorine
rure d'ammonium. Puis on élève la température à ammonium chloride. Then we raise the temperature to
1220 C à la vitesse de 180 C/heure, température à la- 1220 C at a speed of 180 C / hour, temperature at
quelle on maintient les gels secs pendant 1,5 heure pour les rendre non poreux et l'on obtient le verre tubulaire transparent de silice (2,5 cm de diamètre extérieur, 1,5 cm de diamètre intérieur et 50 de longueur). Dans le processus de vitrification, 3 gels the dry gels are held for 1.5 hours to make them non-porous and the transparent silica tubular glass (2.5 cm outer diameter, 1.5 cm inner diameter and 50 in length) is obtained. In the vitrification process, 3 gels
secs se fendillent et l'on obtient 11 verres tubulai- dry and split into 11 tubular glasses.
res de silice intacts, le rendement étant ainsi de silica rests intact, the yield thus being
78,6 %.78.6%.
Exemple 14Example 14
On ajoute 840 ml d'acide chlorhydrique 0,05 840 ml of 0.05 hydrochloric acid
normal à 624 g d'éthylate de silicium raffiné disponi- normal to 624 g of refined silicon ethoxide available
ble dans le commerce et on agite violemment la solu- in commerce, and the solution is violently
tion pour effectuer l'hydrolyse. Puis on ajoute à la solution obtenue et sous agitation, 219 g de la silice en particules ultrafines ("Aerosil OX50" dont la surface spécifique est de 50 m2/g) eton soumet à une vibration ultrasonore. On élimine les substances formant masse par une séparation centrifuge pour obtenir le sol dans lequel la silice est dispersée uniformément:. On ajoute au sol de l'ammoniaque 0,1 to perform the hydrolysis. 219 g of the ultrafine silica ("Aerosil OX50" with a specific surface area of 50 m 2 / g) are then added to the solution obtained and with stirring, and subjected to ultrasonic vibration. The mass-forming substances are removed by centrifugal separation to obtain the sol in which the silica is dispersed uniformly. 0.1 ammonia is added to the soil
normal pour ajuster le pH à 5,0.normal to adjust the pH to 5.0.
On verse 1256 ml de la solution de sol obte- 1256 ml of the soil solution obtained is
nue dans le récipient cylindrique tournant (diamètre intérieur de 5 cm et longueur de 100 cm) en chlorure de vinyle et dont les deux extrémités sont fermées par des bouchons en caoutchouc. On fixe le récipient sur la machine tournante telle que représentée à la figure 1 et on fait tourner à 2000 tours/minute. Après naked in the rotating cylindrical container (inside diameter 5 cm and length 100 cm) made of vinyl chloride and both ends of which are closed by rubber stoppers. The container is fixed on the rotating machine as shown in Figure 1 and rotated at 2000 rpm. After
avoir fait tourner pendant 30 minutes, avec confirma- have been running for 30 minutes, with confirmation
tion que l'échantillon est complètement pris en gel, on enlève le récipient de la machine tournante et on If the sample is completely set in gel, remove the container from the rotating machine and
l'abandonne pendant une nuit.leave it overnight.
On met le gel obtenu dans la botte (50 cm de largeur, 120 cm de longueur et 20 cm de hauteur) en polypropylène ayant un couvercle dont les ouvertures représentent 5,0 % de la surface et on le porte de C à 20 C à la vitesse de chauffage de 120 C/heure. En séchant le gel à 20 C pendant 22 jours, on obtient un gel sec (3,7 cm de diamètre extérieur, 2,2 cm de diamètre intérieur et 74 cm de longueur) qui est suffisamment stable pour qu'il ne se produise pas de fendillement, même à la température ambiante. 16 des The gel obtained in the bundle (50 cm in width, 120 cm in length and 20 cm in height) is made of polypropylene having a lid whose openings represent 5.0% of the surface and is brought from C to 20 C. the heating rate of 120 C / hour. Drying the gel at 20 ° C. for 22 days gives a dry gel (3.7 cm outer diameter, 2.2 cm inner diameter and 74 cm long) which is sufficiently stable so that it does not occur. cracking even at room temperature. 16 of
gels secs formés dans les mêmes conditions se fen- Dry gels formed under the same conditions were
dillent et l'on obtient 4 gels secs intacts, le rende- dyes and we obtain 4 dry gels intact, making it
ment étant ainsi de 20 %.thus being 20%.
On met les 4 gels secs mentionnés ci-dessus dans le four de vitrification et on les porte de la The 4 dry gels mentioned above are put in the vitrification oven and they are
température ambiante à 200 C à une vitesse de chauf- room temperature at 200 C at a heating rate
fage de 10 C/heure. Après avoir maintenu les gels secs à 200 C pendant 2 heures, on les chauffe encore à 300 C à une vitesse de chauffage de 10 C/heure et fage of 10 C / hour. After maintaining the dry gels at 200 ° C. for 2 hours, they are further heated to 300 ° C. at a heating rate of 10 ° C./hour and
on les maintient à 300 C pendant 2 heures pour élimi- they are kept at 300 ° C for 2 hours to eliminate
ner l'eau absorbée. On porte les gels secs à 950 C à la vitesse de 180 C/heure et on les maintient à 900 C pendant 6 heures pour éliminer le carbone et le chlorure d'ammonium. On élève encore la température à 1220 C à la vitesse de 180 C/heure, température à laquelle on maintient les gels secs pendant 1,5 heure pour les rendre non poreux et l'on obtient le verre tubulaire transparent de silice (2,5 cm de diamètre extérieur, 1,5 cm de diamètre intérieur et 50 cm de longueur). Au cours du processus de vitrification, aucun absorbed water. The dry gels are brought to 950 ° C. at a rate of 180 ° C./hour and maintained at 900 ° C. for 6 hours to remove carbon and ammonium chloride. The temperature is further raised to 1220 ° C. at a rate of 180 ° C./ hour, at which temperature the dry gels are held for 1.5 hours to render them non-porous and the transparent tubular silica glass (2.5 ° C.) is obtained. cm outer diameter, 1.5 cm inner diameter and 50 cm length). During the vitrification process, no
gel sec ne se fendille et l'on obtient 4 verres tubu- dry gel does not crack and we obtain 4 tubular glasses
laires de silice intacts, le rendement étant ainsi de 100 %. En outre, on ne constate ni dévitrification ni moussage dans le verre tubulaire de silice obtenu silica films intact, the yield is thus 100%. In addition, there is no devitrification or foaming in the tubular silica glass obtained
et sa qualité est excellente.and its quality is excellent.
Comme décrit ci-dessus, en référence aux exemples et suivant l'invention, on obtient un grand verre tubulaire de silice qu'il était impossible d'obtenir par le procédé sol-gel classique. En outre, la qualité du verre tubulaire de silice suivant As described above, with reference to Examples and according to the invention, a large tubular silica glass is obtained which was impossible to obtain by the conventional sol-gel process. In addition, the quality of the following tubular silica glass
l'invention est excellente du point de vue des carac- the invention is excellent from the point of view of the
téristiques optiques. De plus, il est possible d'ob- optical characteristics. Moreover, it is possible to ob-
tenir un rendement de fabrication très élevé tel que % et davantage. La présente invention procure donc un verre tubulaire en silice comme matière pour une keep a very high manufacturing yield such as% and more. The present invention thus provides a tubular silica glass as a material for a
fibre optique à un coût très bas. optical fiber at a very low cost.
Dans un autre exemple de procédé classique de In another example of a conventional method of
préparation de verres tubulaires en silice, on géli- preparation of tubular silica glasses,
fie la solution de sol dans laquelle la silice en the soil solution in which the silica in
particules ultrafines est ajoutée à la solution hydro- ultrafine particles is added to the hydro-
lysée de silicate d'alcoyle par un catalyseur acide, lysed alkyl silicate by an acid catalyst,
dans le récipient cylindrique, tout en faisant tour- in the cylindrical container, while making
ner le récipient, puis on sèche et on vitrifie pour obtenir le verre tubulaire de silice d'un diamètre extérieur de 2,6 cm, d'un diamètre intérieur de 1,6 cm et d'une longueur de 52 cm au plus. Comme le gel sec obtenu dans le procédé ci-dessus a de grands pores et comme la force de combinaison entre la parti- cule ultrafine de silice qui est incluse est plus The container is then dried and vitrified to obtain the tubular silica glass with an outer diameter of 2.6 cm, an internal diameter of 1.6 cm and a length of 52 cm at most. As the dry gel obtained in the above process has large pores and as the combining force between the ultrafine silica particle that is included is more
forte que dans le gel de silice préparé par le procé- only in the silica gel prepared by the procedure
dé antérieur suivant Ravinovich, on peut obtenir faci- previous dice following Ravinovich, we can easily
lement un grand verre tubulaire en silice. En outre, comme la prise en gel est effectuée en faisant tourner le récipient, le gel obtenu est plus grand et il est a large tubular silica glass. In addition, as the gel setting is performed by rotating the container, the resulting gel is larger and it is
arrondi d'une manière plus uniforme. rounded in a more uniform way.
Les techniques mentionnées ci-dessus englo- The techniques mentioned above include
bent toutes un stade de dispersion uniforme des parti- all of them a uniform stage of dispersion of
cules de silice en phase liquide. Pour disperser la matière ressemblant à de la poudre dans le liquide, on utilise généralement l'agitation, l'application d'une vibration ultrasonore, etc. En tout cas, il faut beaucoup d'énergie et de temps pour disperser d'une manière uniforme la poudre dans la solution, et il est difficile d'obtenir la solution dans laquelle la dispersion est parfaitement uniforme. Mais si une substance formant masse reste dans le verre fini, une telle masse est un défaut du produit, ce qui diminue la qualité du verre. En outre, la silice habituellement sur le marché comprend généralement des impuretés silica particles in the liquid phase. In order to disperse the powder-like material in the liquid, stirring, the application of ultrasonic vibration, etc. are generally used. In any case, it takes a lot of energy and time to uniformly disperse the powder in the solution, and it is difficult to obtain the solution in which the dispersion is perfectly uniform. But if a mass-forming substance remains in the finished glass, such a mass is a defect of the product, which decreases the quality of the glass. In addition, silica usually on the market generally includes impurities
telles que A1 et Fe en une quantité de quelques par- such as A1 and Fe in a quantity of a few
ties par million à quelques centaines de parties par million et ne représente pas une matière favorable per million to a few hundred parts per million and does not represent a favorable
pour le verre optique suivant l'invention. for the optical glass according to the invention.
L'invention pallie ces inconvénients par un The invention overcomes these disadvantages by a
procédé perfectionné de préparation d'un verre tubulai- an improved method of preparing a tubular glass
re en silice de grande qualité en se rendant maître de la grande pureté du sol dans lequel les particules de high quality silica by controlling the high purity of the soil in which the particles of
silice sont dispersées uniformément. silica are dispersed uniformly.
Le procédé suivant l'invention consiste à gé- The process according to the invention consists of
lifier en une forme tubulaire le sol d'une solution to make the soil of a solution into a tubular form
A qui est une solution de silicate d'alcoyle hydro- To which is a solution of hydrogen alkyl silicate
lysée par un- catalyseur acide et d'une solution B qui est une solution de silicate d'alcoyle hydrolysée lysed by an acid catalyst and a solution B which is a solution of hydrolyzed alkyl silicate
par un catalyseur basique, à sécher ce gel pour obte- by a basic catalyst, to dry this gel to obtain
nir un gel sec et à vitrifier ce gel sec pour former a dry gel and vitrify this dry gel to form
un verre transparent.a transparent glass.
La dimension de la particule de SiO provenant de l'hydrolyse du silicate d'alcoyle varie en fonction du catalyseur utilisé. En particulier, quand on utilise un catalyseur basique, il est possible d'obtenir une particule de silice de plus grande dimension que dans The size of the SiO particle from the hydrolysis of the alkyl silicate varies depending on the catalyst used. In particular, when using a basic catalyst, it is possible to obtain a silica particle of larger size than in
- le cas o l'on utilise un catalyseur acide et la di- - the case where an acid catalyst is used and the
mension de la particule de silice peut être définie à volonté en réglant les conditions telles que la the silica particle can be defined at will by adjusting conditions such as
quantité de catalyseur, la quantité de silicate - amount of catalyst, the amount of silicate -
d'alcoyle par rapport au solvant, la quantité d'eau, la température, etc. Pour obtenir le gel sec de grande dimension of alkyl relative to the solvent, the amount of water, the temperature, etc. To obtain the large dry gel
et, en conséquence, le verre de silice, il est essen- and, as a result, the glass of silica, it is essen-
tiel que le gel sec ait de grands pores. La particule that dry gel has large pores. The particle
relativement grande incluse dans la solution B satis- relatively large solution B satisfies
fait à l'exigence ci-dessus et la particule petite incluse dans la solution A a pour effet de renforcer la force de combinaison entre les particules de silice de la solution B. Compte tenu de ce qui précède, si le diamètre de particule de la silice incluse dans la solution B est de 0, 01 mètre ou inférieure à cette valeur, l'effet attendu n'est pas obtenu et si ce diamètre de particule est trop grand, les particules de silice se déposent, ce qui est un inconvénient pour obtenir la solution de sol dans laquelle la silice est dispersée d'une manière uniforme. En particulier, suivant l'invention, o le sol est pris en gel par rotation, le diamètre acceptable de particules de silice est made to the above requirement and the small particle included in solution A has the effect of enhancing the combining force between the silica particles of solution B. In view of the above, if the particle diameter of the silica included in solution B is 0.01 meter or less than this value, the expected effect is not obtained and if this particle diameter is too large, the silica particles are deposited, which is a drawback for obtain the soil solution in which the silica is dispersed in a uniform manner. In particular, according to the invention, where the sol is taken in gel by rotation, the acceptable diameter of silica particles is
de 1,O0 m au maximum si l'on considère l'influen- a maximum of 1,000 m if we consider the influence
ce de la force centrifuge. Comme mentionné ci-dessus, suivant l'invention, le sol est obtenu en mélangeant une solution A et une solution B, toutes deux en this of the centrifugal force. As mentioned above, according to the invention, the sol is obtained by mixing a solution A and a solution B, both in
phase liquide et ainsi il n'y a pas de stade particu- liquid phase and thus there is no particular stage
lier pour disperser les particules de silice. En ou- bind to disperse the silica particles. In-
tre, l'agent utilisé peut être affiné facilement, de the agent used can be refined easily,
sorte que la matière a une excellente pureté. so that the material has excellent purity.
La concentration de silice dans la solution The concentration of silica in the solution
B est en général très faible, bien qu'elle varie sui- B is generally very small, although it varies
vant les conditions de synthèse. La raison en est que, à moins que la quantité du solvant soit grande par rapport au silicate d'alcoyle dans une certaine mesure au moment de la synthèse, il est impossible the conditions of synthesis. This is because, unless the amount of the solvent is large relative to the alkyl silicate to some extent at the time of synthesis, it is impossible
d'obtenir des particules de silice de diamètre uni- to obtain silica particles of uniform diameter
forme. Pour former le gel sec avec un bon rendement, il vaut mieux que la concentration de la silice dans form. To form the dry gel with a good yield, it is better that the concentration of the silica in
le sol soit élevée, mais si elle l'est trop, la dis- the soil is high, but if it is too high, the
persion des particules dans le sol devient non unifor- particle persion in the soil becomes non-uniform
me et entfaîne une diminution' de la qualité du produit. - me and entails a decrease in the quality of the product. -
Il s'ensuit la nécessité de concentrer la It follows from the need to focus the
solution B. Compte tenu de ce qui précède, la concen- solution B. In view of the above, the concentration of
tration souhaitée de la silice des solution B est The desired solution silica solution is
3 33 3
comprise entre 0,15 g/cm et 1,0 g/cm3. between 0.15 g / cm and 1.0 g / cm3.
La caractéristique du gel sec formé est en The characteristic of the dry gel formed is
relation étroite avec le taux de mélange de la solu- relationship with the rate of mixing of the solu-
tion A et de la solution B. Comme mentionné précédem- A and B. As mentioned above,
ment, plus le taux de mélange de la solution A est important, plus les pores inclus dans le gel sec sont the higher the rate of mixing of solution A, the more the pores included in the dry gel are
petits, ce qui fait que les ruptures et les fendille- small, which makes breaks and cracks
ments ont plus de chance de se produire. D'autre part, si le taux de mélange de la solution Best augmenté, le pore lui-même devient en fait grand, mais avec les inconvénients que la résistance du gel sec s'abaisse are more likely to occur. On the other hand, if the mixing ratio of the Best solution increased, the pore itself becomes actually large, but with the disadvantages that the dry gel strength drops
et qu'il faut une température élevée pour la vitrifi- and that a high temperature is required for the vitrification
cation. Compte tenu de ce qui précède, pour obtenir du verre de silice de grande dimension et d'une bonne qualité, le taux de mélange de la solution A et de la solution B est tel que la quantité molaire de silice de la solution A M(A) par rapport à celle de la solution B M(B) doit être compris entre 0,2 et 3, cation. In view of the foregoing, in order to obtain large size silica glass of good quality, the mixing ratio of solution A and solution B is such that the molar amount of silica of the AM solution (A) ) relative to that of the solution BM (B) must be between 0.2 and 3,
c'est-à-dire que M(A)/M(B)=0,2 à 3. that is, M (A) / M (B) = 0.2 to 3.
La durée requise pour la prise en gel du sol de silice tel que ci-dessus, suivant l'invention, dépend beaucoup du pH du sol. En général, quand le pH du sol est de 6 environ, la durée nécessaire pour la The time required for gel setting of the silica sol as above, according to the invention, depends greatly on the pH of the soil. In general, when the soil pH is about 6, the time required for
prise en gel est si brève que la prise en gel s'effec- gel is so short that gel
tue instantanément. Si le pH du sol est inférieur à 3, l'état stable du sol dure pendant un temps assez long. En mélangeant directement la solution A et la solution B, l'acide et la base se neutralisent et le pH du sol mixte est de 6 environ. Il s'ensuit que le kill instantly. If the soil pH is less than 3, the stable state of the soil lasts for quite a long time. By directly mixing solution A and solution B, the acid and the base are neutralized and the pH of the mixed soil is about 6. It follows that the
sol se prend rapidement en gel, ce qui est un incon- soil is quickly taken in gel, which is a
vénient. C'est pourquoi, pour définir le pH du sol venient. Therefore, to define the soil pH
mixte à la valeur souhaitée, il est nécessaire d'ajus- the desired value, it is necessary to adjust the
ter le pH de la solution A et de la solution B avant le mélange. Les procédés possibles pour ajuster le pH du sol mixte sont: (1) abaisser le pH de la solution A, (2) abaisser le pH de la solution B, et (3) abaisser le pH à la fois de la solution A et de la solution B. Quel que soit le procédé utilisé parmi les trois énumérés ci-dessus, l'état du sol ensuite et la qualité du produit final sont les mêmes. Au lieu de cela, il est également possible d'ajuster à la fin le pH de la solution de sol après le mélange, par addition d'ammoniaque, d'acide chlorhydrique ou autre the pH of solution A and solution B before mixing. The possible methods for adjusting the pH of mixed soil are: (1) lowering the pH of solution A, (2) lowering the pH of solution B, and (3) lowering the pH of both solution A and Solution B. Regardless of the method used among the three listed above, the condition of the soil next and the quality of the final product are the same. Instead, it is also possible to adjust the pH of the soil solution after mixing by addition of ammonia, hydrochloric acid or other
*produit semblable.* similar product.
On se référera maintenant à la figure 1 repré- Referring now to FIG.
sentant la machine tournante pour former le gel cylin- the rotating machine to form the cylindrical gel
drique.drique.
La solution de sol, dont le pH est ajusté com- The soil solution, whose pH is adjusted to
me décrit ci-dessus, est versée dans le récipient cylindrique et le récipient est fixé sur la machine tournante et le sol est gélifié en faisant tourner le récipient. Une telle prise en gel par rotation, telle que ci-dessus, donne un gel cylindrique dont l'arrondi described above, is poured into the cylindrical container and the container is attached to the rotating machine and the soil is gelled by rotating the container. Such a gel in rotation, as above, gives a cylindrical gel whose roundness
est très bon.is very good.
Les conditions de rotation pour la prise en The conditions of rotation for the taking into
gel par rotation sont décrites ci-dessous. Comme men- Rotational freeze are described below. As men-
tionné ci-dessus, la matière utilisée suivant l'inven- mentioned above, the material used according to the invention
tion comprend des particules de silice dont le diamè- silica particles of which the diameter is
tre de particules est compris entre 0,01 micron et 1,0 micron. La silice se dépose sous l'effet de la force centrifuge provoquée par la rotation, ce qui rend non uniforme la composition du sol, et donc du The particle size is between 0.01 micron and 1.0 micron. Silica is deposited under the effect of the centrifugal force caused by the rotation, which renders the composition of the soil, and therefore the
gel. Le défaut d'uniformité du gel provoque non seule- gel. The lack of uniformity of the gel causes not only
ment le fendillement du gel au moment du séchage ou de la vitrification, mais également diminue les propriétés optiques du gel obtenu. C'est pourquoi il faut régler le nombre de tours et la durée de rotation de manière the cracking of the gel at the time of drying or vitrification, but also decreases the optical properties of the gel obtained. That's why you have to adjust the number of revolutions and the rotation time
à ce que les particules de silice du sol ne se dépo- that the silica particles in the soil are not deposited
sent pas.not feel.
Les paramètres pour régler le dépôt des par- The parameters for adjusting the deposit of
ticules de silice sont, pour une dimension donnée du verre tubulaire de silice, le nombre de tours et la silica particles are, for a given size of the tubular silica glass, the number of turns and the
durée de rotation lors de la prise en gel par rota- duration of rotation when gel is rotated
tion et la composition du sol. Parmi ces paramètres, la durée de rotation est déterminée nécessairement par la durée requise pour la prise en gel et par le rendement en le'gel sec et la composition du sol est soil composition and composition. Among these parameters, the duration of rotation is necessarily determined by the duration required for the setting in gel and by the yield of the dry gel and the composition of the soil is
2-5713572-571357
optimisée en fonction-de la vitrification. C'est pour- optimized for vitrification. It's for-
quoi le dépôt des particules de silice doit être ré- what the deposition of the silica particles must be
glé principalement par le nombre de tours. On règle ce nombre de tours conformément à ce que l'on a indiqué précédemment. Lorsque l'on.prépare un gel sec de grande dimension, le rendement est abaissé si le récipient mainly by the number of turns. This number of turns is adjusted in accordance with what has been indicated previously. When a dry gel of large size is prepared, the yield is lowered if the container
et les conditions de séchage ne sont-pas adéquates. and the drying conditions are not adequate.
On donne ci-dessous des explications à propos du réci- The following is an explanation of the recital
pient et des conditions de séchage qui conviennent appropriate drying conditions and drying conditions
pour améliorer le rendement.to improve performance.
Le stade du séchage d'un gel humide en un gel sec a une grande influence sur le rendement. Pour The stage of drying a wet gel in a dry gel has a great influence on the yield. For
réaliser la contraction du gel humide sans fendille- make the contraction of the wet gel without cracking
ment, on sèche uniformément-l'intérieur du gel humide. the interior of the wet gel is uniformly dried.
Le gel humide dbit donc être séché lentement. Mais du point de vue de la productivité, on propose de mettre le gel dans le récipient revêtu de couvercle dont les ouvertures représentent 10 % au moins de la surface, de porter le gel entre 40 et 160 C à une vitesse de chauffage inférieure à 120 C/heure et de sécher le gel à cette température. Par ces procédés, on obtient le gel sec en un temps relativement bref avec un bon rendement. A cet instant, si on sèche un gel humide dans le récipient cylindrique tournant dans lequel le gel humide et formé et est recouvert des couvercles dont les ouvertures représentent 10 % de la surface, on obtient facilement le gel sec avec un bon rendement. Cependant, si on place un gel humide The wet gel therefore needs to be dried slowly. But from the point of view of productivity, it is proposed to put the gel in the container coated with lid whose openings represent at least 10% of the surface, to wear the gel between 40 and 160 C at a heating rate of less than 120 C / hour and dry the gel at this temperature. By these methods, the dry gel is obtained in a relatively short time with a good yield. At this time, if a wet gel is dried in the rotating cylindrical container in which the wet and formed gel is covered and the covers whose openings are 10% of the surface, the dry gel is easily obtained in good yield. However, if we place a wet gel
dans un autre récipient dont le couvercle a des ouver- in another container whose lid has openings
tures représentant 10 % de la surface, et si on sèche alors le gel humide, on améliore encore le rendement 10% of the surface, and if the wet gel is then dried, the yield is further improved.
de formation du gel sec. Le procédé le plus souhaita- dry gel formation. The most desirable process
ble pour améliorer la productivité sans abaisser le to improve productivity without lowering the
rendement, est de replacer l'ensemble des gels humi- yield, is to replace all the moisture gels
des dans un autre récipient comme ci-dessus et de les sécher. in another container as above and dry them.
Dans le procédé de préparation du verre tubu- In the process for the preparation of tubular glass
laire en silice suivant l'invention, le stade de vitrifi- according to the invention, the vitrification stage
cationdu gel sec englobe les sept stades suivants. Dry gel cation encompasses the following seven stages.
Parmi ces stades, on peut omettre les stades (4) et (5). Quand le verre tubulaire en silice pour une Among these stages, stages (4) and (5) can be omitted. When the tubular silica glass for a
fibre optique doit être utilisé comme matière de gai- optical fiber should be used as a
ne, la teneur en groupe OH du verre de silice doit être inférieure à une partie par million. Dans un cas the OH group content of the silica glass must be less than one part per million. In one case
tel que celui-ci, le stade (4) d'élimination du grou- such as this, stage (4) of elimination of the group
pe OH par le chlorure et le stade subséquent (5) d'élimination du chlorure sont nécessaires. Mais quand OH with the chloride and the subsequent stage (5) of chloride removal are necessary. But when
le verre tubulaire en silice est utilisé comme tube- the tubular silica glass is used as tube-
enveloppe pour régler le diamètre extérieur de la fibre optique, même si la teneur en le groupe OH est de quelques centaines de parties par million, il y a peu de problème. C'est pourquoi la qualité requise envelope to adjust the outer diameter of the optical fiber, even if the content of the OH group is a few hundred parts per million, there is little problem. This is why the required quality
pour le verre tubulaire en silice dépend de son uti- for silica tubular glass depends on its use
lisation et les stades (4) et (5) ne sont pas toujours nécessaires. (1) Elimination de l'eau absorbée, (2) élimination du carbone, and stages (4) and (5) are not always necessary. (1) Elimination of absorbed water, (2) removal of carbon,
(3) accélération de la réaction de condensa- (3) acceleration of the condensation reaction
tion avec déshydratation, (4) élimination du groupe OH, (5) élimination deschlorures ou des f luorures, (6) fermeture des pores dans le gel sec, with dehydration, (4) removal of the OH group, (5) removal of chloride or fluoride, (6) pore closure in the dry gel,
(7) transformation du gel sec en verre tIansparent. (7) transformation of the dry gel into transparent glass.
Le stade (1) d'élimination de l'eau absorbée a beaucoup d'effet sur le rendement du gel sec dans le processus de vitrification. L'eau absorbée par voie physique dans le gel sec en une grande quantité peut The stage (1) of removal of absorbed water has a great effect on the yield of dry gel in the vitrification process. Water absorbed physically in the dry gel in a large quantity may
être enlevée par traitement thermique à 400 C environ. be removed by heat treatment at approximately 400 ° C.
Si l'on chauffe brusquement le gel sec à une telle If the dry gel is suddenly heated to such a
température élevée, il est probable que le fendille- high temperature, it is likely that
ment se produise, ce qui-diminue le rendement. Mais si la vitesse de chauffage est trop faible, il faut longtemps pour le traitement et le coût de fabrica- tion augmente. Par des études et des expériences poussées, on a trouvé que le mieux est d'enlever l'eau absorbée en au moins un stade de chauffage du occur, which decreases the yield. But if the heating rate is too low, it takes a long time for the treatment and the manufacturing cost increases. Extensive studies and experiments have found that it is best to remove the absorbed water in at least one stage of heating.
gel sec à la température déterminée à l'avance, infé- dry gel at the temperature determined in advance,
rieure à 400 C à une vitesse de chauffage d'au plus less than 400 C at a heating rate of not more than
400 C/heure et en maintenant le gel sec à la tempéra- 400 C / hour and keeping the gel dry at room temperature
ture pendant une heure au moins. En maintenant le gel sec à la température déterminée à l'avance pendant au moins une heure, on élimine uniformément l'eau at least one hour. By keeping the gel dry at the temperature determined in advance for at least one hour, the water is uniformly eliminated.
absorbée dans le gel sec, ce qui améliore le rende- absorbed in the dry gel, which improves the efficiency
ment. Au stade (2), le carbone se trouvant dans le gel sec est éliminé par le traitement thermique à une température comprise entre 400 et 900 C. Enmême temps, on élimine également la base ammoniaque et l'acide (sel d'ammonium) se trouvant à l'intérieur du gel. De même que pour le stade (1), la vitesse de chauffage a un effet sur le rendement et la vitesse de chauffage qui convient est comprise entre 30 et 400 C/heure en pratique. En outre, le stade (2) peut être effectué dans des atmosphères comprenant de is lying. In stage (2), the carbon in the dry gel is removed by the heat treatment at a temperature between 400 and 900 C. At the same time, the ammonia base is also removed and the acid (ammonium salt) is removed. found inside the gel. As for stage (1), the heating rate has an effect on the efficiency and the appropriate heating rate is between 30 and 400 C / hour in practice. In addition, the stage (2) can be carried out in atmospheres comprising
l'oxygène gazeux.gaseous oxygen.
Au stade (3), on- accélère la réaction de con- In step (3), the reaction of
centration par-déshydratation par au moins un stade de chauffage du gel sec à la température de 900 à 1200 C et à la vitesse de chauffage de 30 à 400 C/ heure et en-maintenant le gel sec à la température choisie pendant 30 minutes au moins. Le but de ce concentration by dehydration by at least one stage of heating the dry gel at the temperature of 900 to 1200 ° C. and at the heating rate of 30 to 400 ° C./hour and keeping the gel dry at the chosen temperature for 30 minutes at less. The purpose of this
stade (3) est d'accélérer la réaction de concentra- stage (3) is to accelerate the concentration reaction.
tion par déshydratation à l'intérieur du gel pour by dehydration inside the gel for
diminuer le nombre de groupes OH qui n'ont pas réagi. reduce the number of unreacted OH groups.
Si on omet le stade 3 et si l'on effectue le stade suivant, quand le groupe OH est éliminé, l'agent d'élimination du groupe OH est consommé en une grande quantité et il se produit souvent du moussage quand If step 3 is omitted and the next stage is carried out, when the OH group is removed, the OH group removal agent is consumed in a large amount and foaming often occurs.
le gel sec est transformé en un verre transparent. the dry gel is transformed into a transparent glass.
Comme dans les stades précédents, la vitesse de chauffage au stade (3) a également un effet sur le As in the previous stages, the heating rate at stage (3) also has an effect on the
rendement, mais la gamme mentionnée ci-dessus convient. yield, but the range mentioned above is suitable.
Le but du stade (4) est d'éliminer le groupe The goal of stage (4) is to eliminate the group
OH dans le gel sec, ce qui est un paramètre particu- OH in the dry gel, which is a particular parameter
lièrement important pour porter atteinte à la carac- important to undermine the characteris-
téristique de transmission de la fibre optique obte- transmission of the optical fiber obtained
nue. Au stade (4), on élimine le groupe OH en chauf- naked. In stage (4), the OH group is removed by heating.
fant le gel sec à une température comprise entre 700 et 1100 C avec écoulement d'un gaz porteur n'incluant pas les impuretés que sont l'eau, etc., et l'agent dry gel at a temperature between 700 and 1100 C with flow of a carrier gas not including impurities such as water, etc., and the agent
d'élimination du groupe OH en une quantité qui s'écou- the elimination of the OH group in an amount which is
le représentant de 1 à 40 % du gaz porteur allant the representative of 1 to 40% of the carrier gas
dans le four de vitrification. Pour éliminer complè- in the vitrification oven. To eliminate completely
tement le groupe OH, la concentration de l'agent d'élimination du groupe OH par rapport au gaz porteur doit être supérieure à 1 % et est avantageusement comprise entre 1 et 40 %. Comme agent éliminant le Preferably, the OH group, the concentration of the OH removal agent relative to the carrier gas must be greater than 1% and is advantageously between 1 and 40%. As an agent eliminating the
groupe OH utilisé au stade (4), on choisit le réac- OH group used in stage (4), the reaction
tif qui se transforme en (Si-Cl) ou en (Si-F) par réaction sur (Si-OH). En considération du coût et de la facilité de manipulation, on utilise en principe tif which is transformed into (Si-Cl) or (Si-F) by reaction on (Si-OH). In consideration of the cost and ease of handling, in principle
C12, SOC12, SF6, CF4, C2F6 et C3F8.C12, SOC12, SF6, CF4, C2F6 and C3F8.
Le but du stade (5) est d'éliminer le!chlo- The goal of stage (5) is to eliminate the
rure ou le fluorure existant dans le gel après l'éli- the fluoride existing in the gel after the
mination du groupe OH au stade précédent. Si l'on omet le stade (5) et si l'on procède à la vitrification, le chlorure ou le fluorure se trouvant dans le verre de silice provoque le moussage au moment o l'on transforme le gel sec en un verre transparent, ou au moment o l'on réalise la fibre optique à partir du verre par étirage de fibre. On élimine le chlorure ou le fluorure en faisant s'écouler le gaz porteur tel que He et 02en une quantité comprise entre 1 et % par rapport au gaz porteur dans le four de vitrification, à une température comprise entre 800 the OH group at the previous stage. If step (5) is omitted and vitrification is carried out, the chloride or fluoride in the silica glass causes foaming when the dry gel is converted into a clear glass, or when the optical fiber is made from the glass by fiber drawing. The chloride or fluoride is removed by flowing the carrier gas such as He and O 2 in an amount of between 1 and% relative to the carrier gas in the vitrification furnace, at a temperature of between 800.degree.
et 12000C.and 12000C.
Au stade (6), on ferme les pores du gel sec en le chauffant, tout en mettant l'intérieur du four sous vide ou en faisant s'écouler de l'hélium gazeux dans le four. Si les pores du gel sec sont fermés sans effectuer l'opération ci-dessus, le gaz de In step (6), the pores of the dry gel are closed by heating, while placing the inside of the oven under vacuum or by flowing helium gas into the oven. If the pores of the dry gel are closed without performing the above operation, the gas of
l'atmosphère est enfermé dans les pores, ce qui pro- the atmosphere is enclosed in the pores, which
voque le moussage du gel sec quand on le transforme en un verre transparent. La vitesse de chauffage a un effet sur le rendement. La vitesse de chauffage qui convient est comprise entre 30 et 400O C/heure. La température à laquelle les pores fermés sont produits dans le verre varie en fonction du taux de mélange de the foaming of the dry gel when it is transformed into a transparent glass. The heating rate has an effect on the efficiency. The appropriate heating rate is between 30 and 400 ° C./hour. The temperature at which the closed pores are produced in the glass varies depending on the mixing rate of
la solution A et de la solution B dans le sol de dé- solution A and solution B in the soil of
part, de la concentration de la silice dans le sol, du diamètre moyen des particules de la silice incluse dans la solution B, de la répartition du diamètre des particules de la silice incluse dans la solution B, de la répartition du diamètre des pores dans le gel, of the concentration of silica in the soil, the mean diameter of the particles of the silica included in solution B, the distribution of the diameter of the particles of the silica included in solution B, the distribution of the pore diameter in the freeze,
de la teneur en-eau du gel, de la vitesse de chauffa- the water content of the gel, the rate of heating
ge, etc. C'est pourquoi il est nécessaire d'effectuer une recherche sur le réactif utilisé pour le stade de fermeture des pores. Suivant le mode opératoire de l'invention, la température à laquelle on ferme les age, etc. This is why it is necessary to carry out a research on the reagent used for the pore closing stage. According to the operating mode of the invention, the temperature at which the
pores est comprises entre 900 et 1350 C. pores is between 900 and 1350 C.
Au stade (7), après la fermeture des pores, on chauffe le gel à une température comprise entre 1200 et 1600 C et on le maintient-à cette température In stage (7), after pore closure, the gel is heated to a temperature of between 1200 and 1600 ° C. and is maintained at this temperature
2 5 7 1 3 5-72 5 7 1 3 5-7
pendant une durée déterminée à l'avance pour trans- for a period determined in advance for trans-
former le gel sec en un verre transparent et, finale- form the dry gel into a clear glass and, finally,
ment, on obtient le verre tubulaire en silice. The result is tubular silica glass.
Dans le procédé de préparation du verre tubu- In the process for the preparation of tubular glass
laire en silice suivant l'invention, le programme silica gel according to the invention, the program
optimum de température pour chacun des stades mention- optimum temperature for each of the stages
nés ci-dessus dans le procédé de frittage est diffé- above in the sintering process is different
rent suivant le taux de mélange de la solution A et de la solution B pour préparer le sol, suivant la concentration de la silice dans le sol, suivant le diamètre moyen des particules de silice incluses dans la solution B, suivant la répartition du diamètre des particules de la silice incluses dans la solution B, suivant la répartition du diamètre des pores dans le gel, suivant la teneur en eau du gel, etc. C'est pourquoi on choisit la température optimale et la vitesse de chauffage optimale à chaque stade dans la according to the mixing ratio of solution A and solution B to prepare the soil, according to the concentration of silica in the soil, according to the mean diameter of the silica particles included in solution B, according to the distribution of the diameter of the silica particles included in solution B, depending on the distribution of the pore diameter in the gel, depending on the water content of the gel, etc. This is why we choose the optimal temperature and optimal heating rate at each stage in the
gamme correspondante telle que mentionnée ci-dessus. corresponding range as mentioned above.
Le procédé décrit ci-dessus procure un verre The process described above provides a glass
tubulaire de silice de grande qualité qui est suffi- tubular silica of high quality which is sufficient
samment grand, et cela en un bon rendement. Les exem- large, and that in a good performance. The examples
ples suivants illustrent l'invention. following plots illustrate the invention.
Exemple 1'Example 1
(1) Préparation de la solution A. On ajoute 200 g d'acide chlorhydrique 0, 02 (1) Preparation of the solution A. 200 g of 0.02 hydrochloric acid are added
normal à 579,0 g du silicate d'éthyle raffiné disponi- 579.0 g of the refined ethyl silicate available
ble dans le commerce et on agite violemment la solu- in commerce, and the solution is violently
tion pour effectuer l'hydrolyse. On désigne la solu- to perform the hydrolysis. The solution is
tion obtenue "solution A".obtained "solution A".
(2) Préparation de la solution B. On ajoute 2187 g d'éthanol anhydre, 72 ml d'ammoniaque et 300 g d'eau à 864,9 g de silicate d'éthyle raffiné disponible dans le commerce. On agite la solution pendant 2 heures et on l'abandonne pendant une nuit. On désigne la solution obtenue comme étant la "solution B". Le diamètre des particules mesuré par un dispositif de mesure de la ganulométrie est en (2) Preparation of Solution B. 2187 g of anhydrous ethanol, 72 ml of ammonia and 300 g of water were added to 864.9 g of commercially available refined ethyl silicate. The solution is stirred for 2 hours and left overnight. The solution obtained is designated as "solution B". The diameter of the particles measured by a device for measuring the ganulometry is in
moyenne de 0,15 micron.average of 0.15 micron.
(3} Concentration de la solution B. On concentre la solution B préparée au stade (3) Concentration of solution B. Concentrate solution B prepared at the stage
2 sous pression réduite de manière à ce que la concen- 2 under reduced pressure so that the concentration
tration de silice de 0,06 g/cm3 de la solution de silica treatment of 0.06 g / cm3 of the solution of
départ passe à 0,40 g/cm3.starting at 0.40 g / cm3.
(4) Ajustement du pH avant le mélange. (4) pH adjustment before mixing.
Les pH de la solution B concentrée et de la The pH of the concentrated solution B and the
solution A sont de 8,30 et de 2,10, respectivement. Solution A are 8.30 and 2.10, respectively.
Par l'addition d'acide chlorhydrique 2 fois normal, on ajuste le pH de la solution à 5,0. On mesure à nouveau de diamètre de particules de la silice de la By the addition of 2 times normal hydrochloric acid, the pH of the solution is adjusted to 5.0. We again measure the particle diameter of the silica of the
solution B obtenue par le dispositif de mesure de gra- solution B obtained by the grading device
nulométrie et il s'avère que le diamètre des particu- nullometry and it turns out that the diameter of the particles
les est le même qu'au stade (2).is the same as in stage (2).
(5) Mélange.(5) Mixing.
On mélange 650 ml de solution A préparée aux stades (1) et 620 ml de solution B préparée au 650 ml of solution A prepared in stages (1) and 620 ml of solution B prepared in
stade (4) en un rapport de mélange tel que la concen- stage (4) in a mixing ratio such that the concentration
tration de silice dans la solution A M(A) par rapport à celle dans la solution B M(B), c'est-à-dire M(A)/ silica in solution A M (A) relative to that in solution B M (B), that is M (A) /
M(B) soit de 0,67. Le pH du mélange est de 4,80. M (B) is 0.67. The pH of the mixture is 4.80.
(6) Prise en gel par rotation.(6) Rotational gelation.
On se réfère à la figure 1 qui représente schématiquement la machine tournante utilisée pour Referring to Figure 1 which shows schematically the rotating machine used for
la prise en gel par rotation.gel taking by rotation.
On verse 1256 ml de la solution de sol prépa- 1256 ml of the prepared soil solution is poured into
rée au stade (5) dans un tube en acier à chemise en at stage (5) in a steel jacket tube
chlorure de vinyle,dont les dimensions sont un diamè- vinyl chloride, the dimensions of which are
tre intérieur de 5 cm et une longueur de 100 cm. On recouvre les deux extrémités du tube en acier avec du caoutchouc au silicone et on fixe le récipient dans la machine tournante représentée à la figure 1. Puis on fait tourner le récipient à la vitesse de 700 inside of 5 cm and a length of 100 cm. The two ends of the steel tube are covered with silicone rubber and the container is fixed in the rotary machine shown in FIG. 1. The container is then rotated at a speed of 700.degree.
tours/minute jusqu'à ce qu'un échantillon soit com- revolutions per minute until a sample is
plètement pris en gel. Il faut 65 minutes pour que completely taken in gel. It takes 65 minutes for
l'échantillon soit complètement pris en gel. On ob- the sample is completely set in gel. We ob-
tient alors un gel humide de 5 cm de diamètre exté- rieur, de 3 cm de diamètre intérieur et de 98 cm de longueur. then holds a moist gel of 5 cm in outer diameter, 3 cm in inner diameter and 98 cm in length.
(7) Séchage.(7) Drying.
On maintient 10 gels humides obtenus au stade (6) dans le tube en acier tournant pendant 2 jours et on les replace dans la boite d'acier (de 15 cm de longueur, de 120 cm de largeur et de 20 cm de hauteur) ayant un couvercle à ouverture représentant 1 % de la surface. Puis on porte le gel humide de la température ambiante (25 C) à 70 C à la vitesse de chauffage de 2 C/heure. Après avoir maintenu le gel humide à 70 C pendant 12 jours, on obtient un gel sec (3,3 cm de diamètre extérieur, 2,0 cm de diamètre intérieur et 64 cm de longueur) qui est suffisamment stable pour qu'il ne se produise pas de fendillement, même à la 10 wet gels obtained in stage (6) are kept in the rotating steel tube for 2 days and placed in the steel box (15 cm long, 120 cm wide and 20 cm high) having an opening lid representing 1% of the surface. The wet gel is then brought from room temperature (25 ° C.) to 70 ° C. at a heating rate of 2 ° C./hour. After keeping the gel wet at 70 ° C for 12 days, a dry gel (3.3 cm outer diameter, 2.0 cm inner diameter and 64 cm length) is obtained which is sufficiently stable for it to become does not produce cracking even at the
température ambiante.ambient temperature.
(8) Vitrification.(8) Vitrification.
On place le gel sec obtenu dans le four tubu- The dry gel obtained is placed in the tube furnace.
laire de vitrification en verre de quartz et on le chauffe à partir de 30 C à la vitesse de chauffage de C/heure. Après avoir maintenu le gel sec à 200 C pendant 5 heures,on porte le gel sec à 300 C à la vitesse de chauffage de 30 C/heure et on le-maintient vitrification glass made of quartz glass and heated from 30 C at the heating rate of C / hour. After keeping the gel dry at 200 ° C. for 5 hours, the dry gel is heated to 300 ° C. at a heating rate of 30 ° C./hour and is maintained
à 3000C pendant 5 heures pour éliminer l'eau absorbée. at 3000C for 5 hours to remove the absorbed water.
Puis on chauffe encore le gel sec de 300 C à 1100 C à la vitesse de 30 C/heure et on le maintient à 1100 C pendant 30 minutes pour éliminer le carbone et le chlorure d'ammonium et pour accélérer la réaction de The dry gel is then further heated from 300 ° C. to 1100 ° C. at a rate of 30 ° C./hour and is maintained at 1100 ° C. for 30 minutes in order to remove carbon and ammonium chloride and to accelerate the reaction.
condensation avec déshydratation.condensation with dehydration.
On ramène la température à 7000C et on maintient le gel sec à 700 C pendant 30 minutes, tout en faisant s'écouler un mélange gazeux de He et de The temperature is brought to 7000 ° C. and the gel is kept dry at 700 ° C. for 30 minutes, while flowing a gaseous mixture of He and
Cl2 auKdébitsde 2 litres/minute et de 0,2 li'tie/minute. Cl2 at Kdebits of 2 liters / minute and 0.2 liters / minute.
Puis on porte le gel sec à 800 C à-la vitesse de chauffage de 60 C/heure, tout en faisant s'écouler seulement He et on le maintient à 800 C pendant une heure, tout en faisant s'écouler le mélange gazeux de He et de Cl2 auK débits de 2 litres/minute et de 0,2 litre/minute. On chauffe encore le gel sec à 9000 C à la vitesse de chauffage de 60 C/heure, tout en faisant s'écouler seulement He, et on le maintient à 900 C pendant une heure tout en faisant s'écouler The dry gel is then heated to 800 ° C. at a heating rate of 60 ° C./ hour, while He only flows and is maintained at 800 ° C. for one hour, while flowing the gas mixture He and Cl2 auK flow rates of 2 liters / minute and 0.2 liter / minute. The dry gel is further heated to 9000 C at the heating rate of 60 C / hour, while flowing only He, and maintained at 900C for one hour while flowing
le mélange gazeux de He et de Cl2 auxdébi tsde 2 li- the gaseous mixture of He and Cl2 at the level of 2 liters
tres/minute et de 0,2 litre/nminute,/pour enlever le groupe OH. Puis on porte le gel sec à 1050 C à la vitesse de chauffage de 60 C/heure, tout en faisant s' écouler le mélange gazeux de He et de O2 auKdébits very minute and 0.2 liter / minute, / to remove the OH group. Then the dry gel is brought to 1050 C at the heating rate of 60 C / hour, while flowing the gaseous mixture of He and O2 Kdebits
de 2 litres/minute 'et de 0,4 litre/minute et cn le maii- of 2 liters / minute and 0.4 liters / minute and
tient à 1050 C pendant une heure pour éliminer le chlorure. On porte le gel sec à 1250 C à la vitesse de chauffage de 30 C/heure, tout en faisant s'écouler seulement He et on le maintient à 1250 C pendant une heure pour fermer les pores du gel. Puis on place l'échantillon dans le four et on le porte de 1200C holds at 1050 C for one hour to remove the chloride. The dry gel is heated to 1250 ° C. at a heating rate of 30 ° C./hour, while He only flows and is maintained at 1250 ° C. for one hour in order to close the pores of the gel. Then place the sample in the oven and bring it to 1200C
à 1350 C à la vitesse de chauffage de 60 C/heure. at 1350 C at the heating rate of 60 C / hour.
Maintenu à 13500C pendant une heure, le gel sec de- Maintained at 13500C for one hour, the dry gel
vient non poreux et on obtient le verre tubulaire transparent de silice (diamètre extérieur de 2,6 cm, comes non-porous and one obtains the transparent tubular glass of silica (external diameter of 2.6 cm,
diamètre intérieur de 1,5 cm et longueur de 50 cm). inner diameter of 1.5 cm and length of 50 cm).
Au cours du processus de vitrification, il ne se produit pas de fendillement et le rendement est de %. On mesure la quantité de groupe OH incluse dans le verre tubulaire de silice obtenu par le spectre d'absorption infrarouge et il n'y a pas de During the vitrification process, there is no cracking and the yield is%. The amount of OH group included in the silica tubular glass obtained by the infrared absorption spectrum is measured and there is no
pic d'absorption quand la longueur d'onde du rayonne- peak of absorption when the wavelength of
ment infrarouge est de 2,70 microns, ce qui indique que la quantité des groupes OH est de l'ordre d'une infrared radiation is 2.70 microns, indicating that the amount of OH groups is of the order of
partie par million ou inférieure à cette valeur. part per million or less than this value.
La précision des dimensions du verre de silice Precision dimensions of silica glass
obtenu pour ce qui concerne la tolérance sur les dia- obtained with regard to the tolerance on the dia-
mères intérieur et extérieur est de + 1 % ou est indoor and outdoor mothers is + 1% or is
inférieure à cette valeur.less than this value.
On n'observe pas non plus d'inclusion ou We do not observe either inclusion or
d'impuretés.of impurities.
En outre, même si l'on chauffe, par un dispo- In addition, even if heated,
sitif de chauffage annulaire, le verre tubulaire de silice obtenu jusqu'à l'amener à l'état fondu, il ne annular heating system, the tubular silica glass obtained until it is molten, it does not
se produit pas de moussage.no foaming occurs.
Ainsi, il s'avère que le verre tubulaire de silice obtenu peut s'appliquer pour fabriquer une Thus, it turns out that the tubular silica glass obtained can be applied to manufacture a
fibre optique.optical fiber.
On vitrifie un autre gel sec,formé de la même façon que ci-dessus avant vitrification, de la manière suivante. On place le gel sec dans le four tubulaire de vitrification de quartz et on le porte de 30 à Another dry gel is vitrified, formed in the same manner as above before vitrification, in the following manner. The dry gel is placed in the tubular quartz vitrification furnace and is
2000C à la vitesse de chauffage de 30 C/heure, tempé- 2000C at the heating rate of 30 C / hour,
rature à laquelle on le maintient pendant 5 heures. it is maintained for 5 hours.
Puis on porte le gel sec de 2000 C à 300 C à la vites- Then the dry gel of 2000 C is brought to 300 C at the speed of
se de chauffage de 30 C/heure et on le maintient à heating of 30 C / hour and is maintained at
3000C pendant 5 heures pour éliminer l'eau absorbée. 3000C for 5 hours to remove the absorbed water.
On chauffe encore le gel sec de 3000 C à 1OOO C à la. The dry gel is further heated from 3000 ° C. to 1000 ° C. at room temperature.
vitesse de chauffage de 30 C/heure et on le maintient à 10000 C pendant 10 heures pour enlever le carbone et le chlorure d'ammonium et pour accélérer la réaction heating rate of 30 C / hour and maintained at 10000 C for 10 hours to remove carbon and ammonium chloride and to accelerate the reaction
de condensation avec déshydratation. condensation with dehydration.
On chauffe encore le gel sec obtenu à 11000 C The dry gel obtained is heated further to 11000 C.
à la vitesse de chauffage de 60 C/heure, on l'y main- at the heating rate of 60 C / hour, it is maintained there
tient pendant 20 heures, on le porte à 1150 C à la vitesse de 60 C/heure et on l'y maintient pendant heures pour accélérer la réaction de condensation hold for 20 hours, it is brought to 1150 C at the speed of 60 C / hour and kept there for hours to accelerate the condensation reaction
avec déshydratation en l'état o les pores sont ou- with dehydration in the state where the pores are
verts et pour diminuer la quantité de groupe OH. Puis greens and to decrease the amount of OH group. Then
on porte le gel sec à 1250 C à la vitesse de chauffa- the dry gel is brought to 1250 C at the heating rate.
ge de 30 C/heure tout en faisant s'écouler He au dé- bit de 2 litres/minute et on le maintient à 1250 C pendant une heure pour fermer les pores. On replace la matière dans le four et on la porte de 12500 C à 30 C / hour while flowing He at the rate of 2 liters / minute and maintained at 1250 C for one hour to close the pores. We replace the material in the oven and bring it from 12500 C to
1350 C à la vitesse de chauffage de 60 C/heure. 1350 C at the heating rate of 60 C / hour.
Après avoir maintenu le gel sec à 1350 C pendant une heure, le gel sec devient non poreux et on obtient After maintaining the dry gel at 1350 ° C. for one hour, the dry gel becomes non-porous and
du verre tubulaire transparent de silice. transparent tubular glass of silica.
La quantité de groupe OH dans le verre de silice obtenu est de 400 parties par million. Même si l'on chauffe le verre de silice à 20000 C pour l'amener à l'état fondu au moyen d'un dispositif de The amount of OH group in the silica glass obtained is 400 parts per million. Even if the silica glass is heated to 20000 C to bring it to the molten state by means of a
chauffage annulaire, il ne se produit pas de moussage. annular heating, there is no foaming.
Ainsi, en dépit du fait que le stade dtélimi- Thus, despite the fact that the stage of elimination
nation du groupe OH utilisant du chlorure et autres et du stade qui l'accompagne d'élimination du chlorure ont été omis, on obtient un verre tubulaire de silice satisfaisant pouvant être utilisé comme tube formant gaine destiné à régler le diamètre extérieur of the OH group using chloride and others and the accompanying stage of removal of the chloride have been omitted, a satisfactory silica tubular glass is obtained which can be used as a sheath tube for adjusting the outer diameter
d'une fibre optique.an optical fiber.
Exemple 2'Example 2
Dans l'exemple 2', on remplace le stade 2 de préparation de la solution B de l'exemple 1' par ce qui suit: On ajoute 2500 ml d'éthanol anhydre, 250 ml In Example 2, step 2 of Preparation B of Example 1 is replaced by the following: 2500 ml of anhydrous ethanol, 250 ml are added
d'ammoniaque (29 %) et 165 g d'eau à 468 g de silica- of ammonia (29%) and 165 g of water with 468 g of
te d'éthyle raffiné et on agite la solution pendant refined ethyl ester and the solution is stirred
2 heures et on la laisse au repos pendant une nuit. 2 hours and let it rest for one night.
On mesure la dimension des particules de la silice incluse dans la solution par un dispositif de mesure de granulométrie et on trouve que le diamètre moyen des particules est de 0,34 micron. Le diamètre des The particle size of the silica included in the solution is measured by a particle size measuring device and the average particle diameter is found to be 0.34 microns. The diameter of
particules de silice qui se déposent au fond du réci- silica particles that settle to the bottom of the container.
pient, après avoir été encore abandonnées une fois, est de 1 micron ou davantage. Ce qui précède montre que les particules de silice ayant un diamètre de particules supérieur à 1 micron incluses dans le sol présentent un inconvénient pour obtenir du sol dans lequel les particules de silice sont dispersées uniformément. En suivant le stade d'élimination du chlore tel qu'indiqué à l'exemple 1', on abaisse la teneur en eau à moins d'une partie par million et on obtient after being once abandoned, is 1 micron or more. The foregoing shows that silica particles having a particle diameter greater than 1 micron included in the soil have a disadvantage in obtaining soil in which the silica particles are dispersed uniformly. Following the chlorine removal step as indicated in Example 1 ', the water content is reduced to less than one part per million and
un verre tubulaire de silice de grande qualité. a tubular glass of silica of high quality.
Exemple 3'Example 3
En préparant la solution A, on effectue l'hy- In preparing solution A, the hy-
drolyse en utilisant de l'acide nitrique normal, de drolysis using normal nitric acid,
la même façon qu'à l'exemple 1'.the same way as in Example 1 '.
On prépare et on concentre la solution B de la même façon qu'à l'exemple 1'. Puis on ajuste le pH de la solution B concentrée à 4,0 par addition Solution B is prepared and concentrated in the same manner as in Example 1 '. Then the pH of the concentrated solution B is adjusted to 4.0 by addition
d'ammoniaque 2 fois normal et on la mélange à la solu- ammonia 2 times normal and mixed with
tion A. Le pH du sol mixte est de 3,2. Un tel sol à faible pH tel que 3,2 ne se prend pas en gel, même A. The pH of the mixed soil is 3.2. Such a soil with a low pH such as 3.2 does not gel, even
s'il est maintenu pendant quelques jours à la tempé- if it is kept for a few days at
rature ambiante. C'est pourquoi on ajuste le pH du ambient temperature. This is why we adjust the pH of
sol à 4,90 par l'addition goutte à goutte d'ammonia- soil at 4.90 by the dropwise addition of ammonia
que 0,2 normal.than normal 0.2.
On gélifie le sol par rotation pour obtenir un gel humide de la même façon qu'à l'exemple 1', si ce n'est que la vitesse de rotation est de 100 tours/ minute. On transforme le gel humide obtenu en le gel The soil is gelled by rotation to obtain a wet gel in the same manner as in Example 1 ', except that the rotational speed is 100 rpm. The wet gel obtained is converted into the gel
sec de la même façon qu'à l'exemple 1'. dry in the same way as in Example 1 '.
On place le gel sec obtenu dans le four de vitri- The dry gel obtained is placed in the vitreous oven.
fication tubulaire en verre de quartz et on le porte de 30 C à 2000C à la vitesse de chauffage de 30 C/ heure et on le maintient à 200 C pendant 5 heures. On chauffe encore le gel sec de 200 C à 300 C à la vitesse de chauffage de 30 C/heure et on le maintient à 300 C pendant 5 heures pour éliminer l'eau absorbée. Puis on chauffe le gel sec de 300 C à 1000 C à la vitesse de chauffage de 30 C/heure et on le maintient à 1000 C pendant 60 minutes pour éliminer le carbone Tubular quartz glass fication and is heated from 30 ° C. to 2000 ° C. at a heating rate of 30 ° C./hour and maintained at 200 ° C. for 5 hours. The dry gel is further heated from 200 ° C. to 300 ° C. at a heating rate of 30 ° C./hour and is maintained at 300 ° C. for 5 hours in order to eliminate the absorbed water. The dry gel is then heated from 300 ° C. to 1000 ° C. at a heating rate of 30 ° C./hour and maintained at 1000 ° C. for 60 minutes to remove the carbon.
et le chlorure d'ammonium et pour accélérer la réac- and ammonium chloride and to accelerate the reaction
tion de condensation par déshydratation. On refroidit à 800 C et on maintient le gel à 800O C pendant 30 minutes, tout en faisant s'écouler le mélange gazeux de He et de C12 en des débitde 2 litres/minute et de 0, 2 litre/minute. On porte la matière à 900 C à la vitesse de chauffage de 60 C/heure, tout en-faisant s'écouler seulement He, et on la maintient à 9000 C condensation by dehydration. It is cooled to 800 ° C. and the gel is maintained at 800 ° C. for 30 minutes, while flushing the gaseous mixture of He and C12 at a rate of 2 liters / minute and 0.2 liter / minute. The material is heated to 900.degree. C. at a heating rate of 60.degree. C./hour, while He only flows and is maintained at 9000.degree.
pendant une heure tout en faisant s'écouler le mélan- for an hour while flushing the mixture
ge gazeux de He et de Cl2 auxdébits de 2 litres/minute et de 0,2 litre/minute. On chauffe encore le gel sec à 1050 C à la vitesse de 60 C/heure, tout en faisant s'écouler le mélange gazeux de He et de 02 atmdébits He gas and Cl2 gas at 2 liters / minute and 0.2 liter / minute. The dry gel is further heated to 1050 ° C. at a rate of 60 ° C./ hour, while flowing the gaseous mixture of He and O 2 atmobits.
de 2 litres/minute et de'0,4 litre/minute et on le main- of 2 liters / minute and 0.4 liters / minute and it is
tient à 1050 C pendant une heure pour enlever le chlorure. Ensuite, on porte le gel sec à 1250 C à la vitesse de chauffage de 30 C/heure, tout en faisant s'écouler seulement He et on le maintient à 1250 C holds at 1050 C for one hour to remove the chloride. Then, the dry gel is brought to 1250 ° C. at a heating rate of 30 ° C./ hour, while He only flows and is maintained at 1250 ° C.
pendant 30 minutes pour fermer les pores. - for 30 minutes to close the pores. -
On replace la matière dans le four et on la porte de 1200 C à 1350 C à la vitesse de chauffage de 60 C/heure. Maintenu à 1350 C pendant une heure, le gel sec devient non poreux et on obtient le verre The material is returned to the oven and is heated from 1200 ° C. to 1350 ° C. at a heating rate of 60 ° C./hour. Maintained at 1350 ° C for one hour, the dry gel becomes non-porous and the glass is obtained
tubulaire de silice transparent.tubular transparent silica.
La quantité de groupe OH incluse dans le - The amount of OH group included in the -
verre de silice obtenu est de 10 parties par million environ au centre du verre. Il n'y a pas de moussage, même si l'on fait passer le verre de silice à l'état Silica glass obtained is about 10 parts per million in the center of the glass. There is no foaming, even if we pass the silica glass to the state
fondu par chauffage.melted by heating.
Exemple 4'Example 4
On prépare la solution A et la solution B de la même façon qu'à l'exemple 1', et l'on modifie expé- rimentalement, de manièresdiverses, les conditions Solution A and Solution B are prepared in the same manner as in Example 1, and the conditions are varied experimentally in various ways.
* de concentration de la solution B au stade (3).concentration of solution B in stage (3).
(Les échantillons utilisés sont au nombre de 3 pour (There are 3 samples used for
chacune des 4 expériences, ce qui fait un nombre to- each of the 4 experiments, which makes a total of
tal d'échantillons de 12). Comme le rapport en volume de la solution A et de la solution B est différent samples of 12). Since the volume ratio of solution A and solution B is different
dans chaque cas, le pH du mélange est différent. in each case, the pH of the mixture is different.
C'est pourquoi on ajuste le pH final du mélange des deux solutions à 5,0 par addition d'ammoniaque 0,1 This is why the final pH of the mixture of the two solutions is adjusted to 5.0 by the addition of 0.1 ammonia.
normal et d'acide chlorhydrique 0,1 normal. normal and 0.1 hydrochloric acid normal.
Les résultats de l'expérience ci-dessus sont The results of the above experiment are
indiqués au tableau suivant.shown in the following table.
Concentration de silice (g/cm3) Etat du gel sec (g/cm3) I>.ç Sol (0,06) 0,10 O Silica concentration (g / cm3) Condition of dry gel (g / cm3) I> .ç Sol (0,06) 0,10 O
0,15 O0.15 O
o, 0 0 0o, 0 0 0
0,200.20
Dans le tableau ci-dessus, D,0 et Q montrent que le gel sec obtenu se rompt, que le gel sec obtenu se fendille et que le gel sec obtenu est In the table above, D, O and Q show that the dry gel obtained is broken, that the dry gel obtained is cracked and that the dry gel obtained is
parfait respectivement.perfect respectively.
Il ressort des résultats ci-dessus que la so- The results above show that the
lution B doit être concentrée jusqu'à ce que la con- Amendment B should be concentrated until the
centration de la silice en son sein devienne supé- the center of the silica within it becomes superior
rieure à 0,15 g/cm3. Ensuite on vitrifie même les gels fendillés ou less than 0.15 g / cm3. Then we vitrify even cracked gels or
rompus de la même façon qu'à l'exemple 1, et on ob- broken in the same way as in Example 1, and
tient un verre de silice d'une qualité excellente. holds a silica glass of excellent quality.
Quand on condense la solution B, alors que When we condense solution B, then
la concentration de silice dépasse 1,0 g/cm3, la vis- the silica concentration exceeds 1.0 g / cm3, the screw
cosité de la solution augmente brusquement, ce qui permet d'obtenir la solution dans laquelle la silice est dispersée uniformément. C'est pourquoi il n'y a pas d'avantage à concentrer la solution B jusqu'à ce que la concentration de la silice soit supérieure à cosity of the solution increases sharply, which allows to obtain the solution in which the silica is dispersed uniformly. Therefore, there is no advantage in concentrating solution B until the concentration of silica is greater than
1,0 g/cm.1.0 g / cm.
Exemple 5'Example 5
On fait varier expérimentalement le taux de The experimentation rate is experimentally
mélange de la solution A et de la solution B. Les au- mixture of solution A and solution B. The
tres stades de préparation des sols, de séchage et de vitrification sont les mêmes qu'à l'exemple 1' (on utilise 3 échantillons pour chacun des 6 types de taux de mélange, soit 18 échantillons au total). De la même façon qu'à l'exemple 4', le pH du mélange est The stages of soil preparation, drying and vitrification are the same as in Example 1 (3 samples are used for each of the 6 types of mixing ratio, ie 18 samples in total). In the same way as in Example 4 ', the pH of the mixture is
différent, puisque le rapport en volume de la solu- different, since the volume ratio of the solu-
tion A et de la solution B est différent pour chaque taux de mélange. C'est pourquoi on ajuste le pH final A and solution B are different for each mixing ratio. This is why we adjust the final pH
de la solution mixte à 5,0 en ajoutant de l'ammonia- of the mixed solution to 5.0 by adding ammonia
que 0,1 normal ou de l'acide chlorhydrique 0,1 than normal 0.1 or 0.1 hydrochloric acid
normal.normal.
Les résultats des expériences ci-dessus sont The results of the above experiments are
indiqués au tableau ci-après.shown in the table below.
M(A)/M(B) Etat Aprèslit du gel sec vitrification Qualité 0,1 O O 0 0 Bonne 0,2 O O O O O O Bonne 0,5 Q Q Q 0 O O Bonne 1 00 0 0 0 Bonne 3 0 Bullage 0 (. Moussage Les résultats ci-dessus indiquent que, pour M (A) / M (B) Condition After frost freeze vitrification Quality 0.1 OO 0 0 Good 0.2 OOOOOO Good 0.5 QQQ 0 OO Good 1 00 0 0 0 Good 3 0 Bullage 0 (Foaming Results above indicate that, for
obtenir du verre tubulaire de silice de grande dimen- to obtain large silica tubular glass
sion et de bonne qualité, le rapport de mélange de la solution A.et de la solution B, en termes de la concentration de la silice incluse en leur sein, doit the mixing ratio of solution A. and solution B, in terms of the concentration of silica included
être compris entre 0,2 et 3.be between 0.2 and 3.
Exemple 6'Example 6
On forme 5 gels humides tubulaires par les mêmes stades qu'à l'exemple 1'. On sèche les 5 gels humides dans le récipient tournant utilisé pour la Five tubular wet gels are formed in the same stages as in Example 1 '. The wet gels are dried in the rotating container used for
gélification sans les replacer dans un autre réci- gelation without placing them in another container
pient. On recouvre les deux extrémités du récipient tainer. We cover both ends of the container
de couvercles ayant chacun des ouvertures représen- lids each having openings
tant 1 % de la surface du couvercle. Les gels humides dans le récipient sont séchés en chambre thermostatée à 60 C. 3 des 5 gels se rompent pendant le stade de séchage ci-dessus et les 2 gels secs restants ne se rompent ni ne se fendillent, mais sont incurvés d'une manière considérable en comparaison de ceux as much as 1% of the lid area. The wet gels in the container are dried in a thermostatically controlled chamber at 60 C. 3 of the 5 gels break during the drying stage above and the remaining 2 dry gels do not break or crack, but are curved in a manner considerable in comparison to those
obtenus à l'exemple 1'.obtained in Example 1 '.
Exemple 7'Example 7
On forme 5 gels humides tubulaires par les memes stades qu'à l'exemple 1'. On replace les 5 gels humides dans les récipients de séchage ayant des taux d'ouverture différents. On sèche les gels en chambre thermostatée à 60 C et on observe l'état des Five tubular wet gels are formed in the same stages as in Example 1 '. The wet gels are replaced in drying containers with different opening rates. The gels are dried in a thermostatically controlled chamber at 60 ° C. and the state of the
gels séchés.dried gels.
Les résultats des expériences sont indiqués The results of the experiments are indicated
au tableau suivant.in the following table.
Taux d'ouverture du récipient Etat du gel sec (%) Fendillé à la température ambiante Fendillé en 2 jours Fendillé en 10 jours 0,5 Parfait (séché en 25 jours) Le tableau ci-dessus montre que, même si le taux d'ouverture du récipient est compris entre 5 et 10 %, il peut être possible d'empêcher le gel de se fendiller en séchant à basse température. Mais il faut une durée longue pour sécher complètement le gel; Container opening rate Dry frost condition (%) Split at room temperature Split in 2 days Split in 10 days 0.5 Perfect (dried in 25 days) The table above shows that even though the container opening is between 5 and 10%, it may be possible to prevent the gel from cracking when drying at low temperature. But it takes a long time to completely dry the gel;
le procédé est d'une efficacité médiocre. En utili- the process is of poor efficiency. By using
sant le récipient de séchage ayant un taux d'ouverture de 0,5 %, lerendement de formation de gel sec intact est bon, mais il faut une durée assez longue, telle que 25 jours, pour achever le séchage. En conséquence, compte tenu de la durée requise pour le séchage et du rendement, le taux d'ouverture qui convient pour le récipient de séchage est compris entre 1 et 2 % In the drying container having an opening rate of 0.5%, the intact dry gel formation efficiency is good, but it takes a fairly long time, such as 25 days, to complete the drying. Therefore, considering the time required for drying and the yield, the appropriate opening rate for the drying container is between 1 and 2%
Exemple 8'Example 8
On prépare le sol de la même façon qu'à l'exemple 1'. On fait varier expérimentalement la The soil is prepared in the same way as in Example 1 '. We experimentally vary the
vitesse de rotation lors de la prise en gel par rota- rotational speed when the gel is rotated
tion du sol. Dans toutes les expériences, le pH final soil. In all experiments, the final pH
du sol est ajusté à 5,10 et la durée effective de rota- the soil is adjusted to 5.10 and the effective duration of rotation
tion (la durée pendant laquelle on poursuit la rota- tion (the length of time during which
tion jusqu'à ce que le sol soit complètement pris en until the soil is completely
gel) est de 30 minutes.gel) is 30 minutes.
Les résultats des exemples sont consignés au The results of the examples are recorded in
tableau suivant.following table.
Vitesse de Force rotation centrifuge Etat du gel humide (tr/mn) (g) 0,3 Pas de trou au centre 500 7 Bon 1000 28 Bon 3000 250 Bon 6000 1000 Fendillement (des particules se déposent) Centrifugal Rotational Speed of Rotation Condition of the wet gel (rpm) (g) 0.3 No hole in the center 500 7 Good 1000 28 Good 3000 250 Good 6000 1000 Cleaving (particles are deposited)
Au tableau ci-dessus, g=980 cm/seconde2. In the table above, g = 980 cm / second2.
Le gel humide obtenu en tournant à la vitesse de 3000 tours/minute a un état satisfaisant mais, après séchage, on observe un pelage à l'intérieur du gel. La raison de ce pelage serait que les particules The wet gel obtained by rotating at a speed of 3000 rpm has a satisfactory state but, after drying, a peel is observed inside the gel. The reason for this coat would be that the particles
de silice se déposent sous l'effet de la force cen- of silica are deposited under the effect of the cen-
trifuge, la densité des particules étant faible à la surface intérieure. Ceci implique qu'une rotation trop violente est un inconvénient pour obtenir un gel trifuge, the particle density being low on the inner surface. This implies that a too violent rotation is a disadvantage to obtain a gel
de grande qualité.of high quality.
Exemple 9'Example 9
(1) Préparation de la solution A. On ajoute 300 g de chlorure 0,1 normal à 635 g de silicate de méthyle raffiné disponible dans le commerce et on agite violemment la solution pour (1) Preparation of Solution A. 300 g of 0.1 normal chloride is added to 635 g of commercially available refined methyl silicate and the solution is shaken violently.
effectuer l'hydrolyse.perform the hydrolysis.
On désigne la solution obtenue comme étant la solution A. (2) Préparation de la solution B. On ajoute 6200 ml de méthanol anhydre, 575 ml The solution obtained is designated as solution A. (2) Preparation of solution B. 6200 ml of anhydrous methanol, 575 ml
d'ammoniaque (29 %) et 300 g d'eau à 635 g de silica- of ammonia (29%) and 300 g of water with 635 g of
te de méthyle raffiné disponible dans le commerce. refined methyl ester available commercially.
Après avoir agité pendant 2 heures, on maintient la solution au repos pendant une nuit. On désigne la After stirring for 2 hours, the solution is kept at rest overnight. We designate the
solution obtenue comme étant la solution B. La dimen- solution obtained as solution B. The
sion des particules de silice incluses dans la solu- of the silica particles included in the
tion B est mesurée par un dispositif de mesure de granulométrie et l'on trouve que le diamètre moyen B is measured by a particle size measuring device and found that the average diameter
des particules est de 0,19 micron.particles is 0.19 micron.
(3) Concentration de la solution B et ajustement de (3) Concentration of solution B and adjustment of
son pH.its pH.
On concentre la solution B préparée au stade The solution B prepared at the stage is concentrated
(2) sous pression réduite jusqu'à ce que la concentra- (2) under reduced pressure until the concentration
tion de silice devienne égale à 0,45 g/cm. The silica content becomes 0.45 g / cm 2.
Puis on ajuste le pH de la solution B concen- Then the pH of the concentrated solution B is adjusted
trée à 4,50.at 4.50.
(4) Mélange et ajustement du pH.(4) Mixing and pH adjustment.
Le pH de la solution mixte constituée de 918 ml de solution A et de 570 ml de solution B et préparée au stade 3, est de 4,35. On ajuste le pH à 4, 80 par addition d'ammoniaque 0,2 normal. The pH of the mixed solution consisting of 918 ml of solution A and 570 ml of solution B and prepared in stage 3 is 4.35. The pH was adjusted to 4.80 by addition of normal 0.2 ammonia.
(5) Prise en gel par rotation.(5) Rotational gelation.
On verse 1256 ml de la solution obtenue au stade (4) dans le tube en acier à chemise en chlorure 1256 ml of the solution obtained in stage (4) is poured into the chloride-jacketed steel tube.
de vinyle dont les dimensions sont un diamètre inté- of vinyl whose dimensions are of an inte-
rieur de 5 cm et une longueur de 100 cm. 5 cm and a length of 100 cm.
On recouvre les extrémités du récipient de caoutchouc en silicone et on le fixe sur la machine tournante. Puis on fait tourner le récipient à la vitesse de rotation de 1500 tours/minute, jusqu'à ce qu'un échantillon soit pris en gel. La durée requise The ends of the silicone rubber container are covered and fixed on the rotating machine. The container is then rotated at a speed of 1500 rpm until a sample is set in gel. The required duration
pour la prise en gel du sol est de 70 minutes. for taking in soil gel is 70 minutes.
Dans ce stade (7), on obtient un gel humide tubulaire de 5,0 cm de diamètre extérieur, de 3,0 cm In this stage (7), a tubular wet gel of 5.0 cm outside diameter, 3.0 cm is obtained
de diamètre intérieur et de 98 cm de longueur. Inner diameter and 98 cm in length.
(6) Séchage.(6) Drying.
On laisse au repos le gel humide,formé au stade (5),dans le récipient tournant pendant 3 jours et on le replace dans la boite (15 cm de largeur, The wet gel, formed in stage (5), is allowed to stand in the rotating container for 3 days and placed back in the box (15 cm wide,
cm de longueur et 20 cm de hauteur) en acier ino- cm in length and 20 cm in height) in stainless steel
xydable ayant un couvercle dont les ouvertures repré- having a lid whose openings represent
sentent 1,5 % de la surface. En le mettant dans la feel 1.5% of the surface. By putting it in the
machine à sécher, on porte le gel humide dela tempé- drying machine, the wet gel is heated
rature ambiante (25 C) à 60 C à la vitesse de chauf- room temperature (25 C) at 60 C at the heating rate.
fage de O5 C/heure et on le maintient à 600C pendant fog of O5 C / hour and kept at 600C
15 jours. Puis on obtient le gel sec (3,5 cm de diamè- tre extérieur, 2,1 cm de diamètre intérieur et 69 cm de longueur) qui est 15 days. Then the dry gel (3.5 cm outer diameter, 2.1 cm internal diameter and 69 cm length) is obtained.
suffisamment stable pour qu'ilstable enough for him
ne se produise pas de fendillement, même à la tempé- splitting does not occur, even at the temperature
rature ambiante.ambient temperature.
(7) Vitrification.(7) Vitrification.
On place le gel sec obtenu dans le four tubulaire de vitrification en verre de quartz et on le porte de 30 C à 200 C à la vitesse de chauffage de 30 C/ heure, température à laquelle on le maintient pendant heures. Puis on porte le gel sec de 2000 C à 3000 C The dry gel obtained is placed in the quartz glass vitrification furnace and is heated from 30 ° C. to 200 ° C. at a heating rate of 30 ° C./hour, at which temperature it is maintained for hours. Then the dry gel is brought from 2000 C to 3000 C
à la vitesse de chauffage de 30 C/heure et on le main- at the heating rate of 30 C / hour and it is
tient à 300 C pendant 5 heures pour éliminer l'eau absorbée. On chauffe encore le gel sec de 300 C à 1050 C à la vitesse de chauffage de 30 C/heure et on hold at 300 C for 5 hours to remove the absorbed water. The dry gel is further heated from 300.degree. C. to 1050.degree. C. at a heating rate of 30.degree.
le maintient à 1050 C pendant 30 minutes pour élimi- keep it at 1050 C for 30 minutes to eliminate
ner le carbone et le chlorure d'ammonium et pour accé- carbon and ammonium chloride and to
lérer la réaction de condensation avec déshydratation. lerate the condensation reaction with dehydration.
On refroidit la matière à 7000 C et on la maintient pen- The material is cooled to 7000 C and maintained
dant 30 minutes tout en faisant s'écouler le mélange gazeux de He et de Cl2 en lesdébitsde 2 litres/minute et de 0,2 litre/minute. Puis on porte la matière à 8000C 30 minutes while flowing the gaseous mixture of He and Cl2 in the debits of 2 liters / minute and 0.2 liter / minute. Then we bring the material to 8000C
à la vitesse de chauffage de 60 C/heure tout en fai- at the heating rate of 60 C / hour while
sant s'écouler seulement He et on la maintient à 800 C pendant une heure, tout en faisant s'écouler le mélange gazeux de He et de Cl2, en lesdébitsde 2 litres/m{nate.et deO,2 litre/minute. Puis on chauffe le gel sec à 900 C à la vitesse de 60 C/heure, tout en faisant s'écouler du He gazeux seulement, et on le maintient à 900 C pendant une heure, tout en faisant s'écouler le mélange gazeux de He et de Cl2 dans le rapport des débits de 2 litres/minute à 0,2 litre/ minute, pour éliminer le groupe OH. On porte ensuite le gel sec à 1000 C à la vitesse de 60 C/heure, tout en faisant s'écouler le mélange gazeux de He et de 02 en le rapport des débits de 2 litres/minute à 0,4 litre/minute, et on le maintient à 1000 C pendant une heure pour éliminer le chlorure. Puis on chauffe le gel sec obtenu à 1250 C à la vitesse de 30 C/heure tout en faisant s'écouler de l'hélium gazeux seulement et on le maintient à 1250 C pendant 30 minutes pour Only He flows and is kept at 800 ° C. for one hour, while flowing the gaseous mixture of He and Cl 2, at a rate of 2 liters / m 2 and 0.2 1 liter / minute. The dry gel is then heated to 900 ° C. at a rate of 60 ° C./ hour, while flowing He gas only, and is maintained at 900 ° C. for one hour, while flowing the gas mixture He and Cl2 in the ratio of flow rates of 2 liters / minute to 0.2 liters / minute, to remove the OH group. The dry gel is then brought to 1000 ° C. at a rate of 60 ° C./hour, while flowing the gaseous mixture of He and O.sub.2 in the ratio of flowrates of 2 l / min to 0.4 l / min. and maintained at 1000 ° C. for one hour to remove the chloride. Then the dry gel obtained is heated at 1250 ° C. at a rate of 30 ° C./ hour while flowing helium gas only and maintained at 1250 ° C. for 30 minutes for
fermer les pores dans le gel.close the pores in the gel.
On replace le gel sec dans la boite et on le porte de 1250 C à 15OO C à la vitesse de chauffage de 60 C/heure et on obtient un verre tubulaire de silice transparent (d'un diamètre extérieur de 2,7 cm, d'un diamètre intérieur de 1,6 cm et d'une longueur The dry gel is placed in the box and is heated from 1250.degree. C. to 1500.degree. C. at a heating rate of 60.degree. C./ hour and a transparent silica tubular glass (2.7 cm outside diameter, d an inner diameter of 1.6 cm and a length
de 52 cm).52 cm).
La qualité, la quantité de groupe OH, etc. du verre de silice obtenu sont égales à celles du Quality, quantity of OH group, etc. silica glass obtained are equal to those of
verre de silice de l'exemple 1'.silica glass of Example 1 '.
On peut donc s'attendre à obtenir du verre de silice de grande qualité équivalente, quel que soit le groupe alcoyle du silicate d'alcoyle utilisé It can therefore be expected to obtain silica glass of equivalent high quality, irrespective of the alkyl group of the alkyl silicate used.
comme matière de départ, en suivant les stades confor- starting material, following the stages in accordance with
mément à l'invention.in accordance with the invention.
Exemple 10'Example 10
Le gel sec tubulaire formé de la même façon Tubular dry gel formed in the same way
qu'à l'exemple 9', est vitrifié de la manière ci- that in Example 9 ', is vitrified in the manner
dessous: On place le gel sec dans le four tubulaire de vitrification en verre de quartz et on le porte de below: The dry gel is placed in the quartz glass vitrification furnace and is
C à 2000 C à la vitesse de chauffage de 30 C/heure. C at 2000 C at the heating rate of 30 C / hour.
Après l'avoir maintenu à 2000 C pendant 5 heures, on porte le gel sec de 2000C à 3000 C à la vitesse de chauffage de 30 C/heure et on le maintient à 3000 C pendant 5 heures pour éliminer l'eau absorbée. Puis on porte le gel sec de 3000 C à 1050 C à la vitesse de 30 C/heure et on le maintient à 1050 C pendant 30 minutes pour éliminer le carbone et le chlorure After maintaining it at 2000 ° C. for 5 hours, the 2000C dry gel is heated to 3000 ° C. at a heating rate of 30 ° C./hour and maintained at 3000 ° C. for 5 hours in order to eliminate the absorbed water. The dry gel is then heated from 3000 ° C. to 1050 ° C. at a rate of 30 ° C./hour and is maintained at 1050 ° C. for 30 minutes to remove carbon and chloride.
d'ammonium et pour accélérer la réaction de conden- and to accelerate the condensation reaction.
sation avec déshydratation. On refroidit le gel sec à 700 C et on le maintient à 7000C pendant 30 minutes, tout en faisant s'écouler le mélange gazeux de He et de CF4 en le rapport des débits de 2 litres/minute à 0,2 litre/minute. Puis on porte le gel sec à 800 C à la vitesse de chauffage de 60 C/heure en faisant with dehydration. The dry gel is cooled to 700 ° C. and maintained at 7000 ° C. for 30 minutes, while flushing the gaseous mixture of He and CF4 in the ratio of flow rates from 2 liters / minute to 0.2 liters / minute. Then the dry gel is heated to 800 C at the heating rate of 60 C / hour while
s'écouler seulement de l'hélium gazeux et on le main- to flow only from helium gas and to keep it
tient à 800 C pendant une heure, tout en faisant s'écouler le mélange gazeux de He et de CF4 en le meme rapport de 2 litres/minute à 0,2 litre/minute. On porte ensuite le gel sec à 900 C à la vitesse de held at 800 C for one hour, while flowing the gaseous mixture of He and CF4 in the same ratio of 2 liters / minute to 0.2 liter / minute. The dry gel is then heated to 900 ° C. at the rate of
C/heure, tout en faisant s'écouler de l'hélium ga- C / hour, while flowing helium ga-
zeux seulement et on le maintient à 900 C pendant une heure tout en faisant s'écouler le mélange gazeux de He et de CF4 en le rapport des débits de 2 litres/ Zeux only and maintained at 900 C for one hour while flowing the gaseous mixture of He and CF4 in the ratio of flow rates of 2 liters /
minute à 0,2 litre/minute pour éliminer le groupe OH. minute at 0.2 liter / minute to remove the OH group.
Puis on porte le gel sec à 1000 C à la vitesse de Then the dry gel is brought to 1000 C at the speed of
C/heure tout en faisant s'écouler-le mélange ga- C / hour while flowing-the mixture
zeux de He et de O2 en le rapport des débits de 2 litres/minute à 0,4 litre/minute et on le maintient He and O2 in the ratio of flow rates from 2 liters / minute to 0.4 liters / minute and maintained
à 1000 C pendant une heure pour éliminer le fluorure. at 1000 C for one hour to remove fluoride.
On porte encore le gel sec à 1250 C à la vitesse de We still wear the dry gel at 1250 C at the speed of
C/heure tout en faisant s'écouler de l'hélium ga- C / hour while flowing helium ga-
zeux seulement et on le maintient à 1250 C pendant zeux only and is kept at 1250 ° C
minutes pour fermer les pores dans le gel. minutes to close the pores in the gel.
En replaçant le gel sec dans le four, on por- By replacing the dry gel in the oven,
te le gel sec de 1250 C à 1400 C à la vitesse de chauffage de 60 C/heure et on le maintient à 14000 C dry gel from 1250 C to 1400 C at the heating rate of 60 C / hour and maintained at 14000 C
pendant 2 heures et on obtient alors le verre trans- for 2 hours and then we obtain the trans-
parent de silice.parent of silica.
La quantité de groupe OH inclus dans le verre The amount of OH group included in the glass
de silice est inférieure à une partie par million. silica is less than one part per million.
En outre, même si l'on fait passer à 20000 C environ le verre de silice à l'état fondu, au moyen In addition, even if the silica glass in the molten state is heated to about 20000.degree.
du dispositif de chauffage annulaire, il ne se pro- of the annular heating device, it does not occur
duit pas de moussage.no foaming.
On sait qu'en incorporant du fluorure à du verre de silice, on abaisse l'indice de réfraction du verre. C'est pourquoi, si la fibre optique est formée du verre tubulaire de silice incorporant du fluorure tel qu'obtenu dans cet exemple et servant de matière It is known that by incorporating fluoride with silica glass, the refractive index of the glass is lowered. Therefore, if the optical fiber is formed of tubular silica glass incorporating fluoride as obtained in this example and serving as a material
de gainage, et si du verre de silice pur sert de ma- sheathing, and if pure silica glass serves as the
tière de coeur, on peut réduire considérablement le coût de fabrication en comparaison d'une fibre optique utilisant du coeur incorporant du germanium et qui of heart, the cost of manufacture can be considerably reduced in comparison with an optical fiber using a heart incorporating germanium and which
est utilisée actuellement en général. is currently used in general.
Comme on l'a mentionné jusqu'ici, par le pro- As has been mentioned so far, by the
cédé sol-gel suivant l'invention, on fournit à bas prix du verre tubulaire de silice de grande qualité avec une grande précision de dimensions. On utilise Given sol-gel according to the invention, high quality tubular silica glass is provided at a low price with high dimensional accuracy. We use
un verre de silice tel que ci-dessus comme tube- a silica glass as above as tube
support ou comme tube de gainage dans la fabri- support or as a cladding tube in the
cation de la matière-maltre pour une fibre optique. cation of the matter-maltre for an optical fiber.
En outre, en utilisant le verre tubulaire de silice à faible indice-de réfraction et incorporant du fluorure comme matière de gainage et du verre In addition, using low refractive index silica-fiber glass incorporating fluoride as cladding material and glass
de silice pur comme coeur, on procure une fibre opti- of pure silica as the core, an optimum fiber is
que à un coût de fabrication encore plus bas. - than at a lower manufacturing cost. -
C'est pourquoi l'invention procure à bas prix les fibres optiques,dont on s'attend à ce qu'elles soient demandées en grande quantité dans le futur, This is why the invention provides cheap optical fibers, which are expected to be requested in large quantities in the future,
Claims (34)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20891784A JPS6191023A (en) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | Production of tubular quartz glass |
JP2600285A JPS61186232A (en) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | Production of tubular quartz glass |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2571357A1 true FR2571357A1 (en) | 1986-04-11 |
Family
ID=26363726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8514655A Withdrawn FR2571357A1 (en) | 1984-10-04 | 1985-10-03 | PROCESS FOR PREPARING SILICA TUBULAR GLASS |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US4680045A (en) |
AU (1) | AU581687B2 (en) |
DE (1) | DE3535375A1 (en) |
FR (1) | FR2571357A1 (en) |
GB (1) | GB2165233B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2571358A1 (en) * | 1984-10-05 | 1986-04-11 | Suwa Seikosha Kk | PROCESS FOR THE PREPARATION OF OPTICAL FIBER PREFORMS |
Families Citing this family (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2165234B (en) * | 1984-10-05 | 1988-09-01 | Suwa Seikosha Kk | Methods of preparing doped silica glass |
AU619301B2 (en) * | 1984-10-05 | 1992-01-23 | Seiko Epson Kabushiki Kaisha | A method of preparing doped silica glass |
US5236483A (en) * | 1985-07-16 | 1993-08-17 | Seiko Epson Corporation | Method of preparing silica glass |
JPH07121813B2 (en) * | 1985-07-16 | 1995-12-25 | セイコーエプソン株式会社 | Method for producing flat quartz glass |
DE3702025A1 (en) * | 1987-01-24 | 1988-08-04 | Philips Patentverwaltung | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING ROTATIONALLY SYMMETRIC POROESE SOLID BODIES |
US4775401A (en) * | 1987-06-18 | 1988-10-04 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Method of producing an optical fiber |
JP2624291B2 (en) * | 1988-04-08 | 1997-06-25 | 松下電器産業株式会社 | Far infrared heater |
JPH0684254B2 (en) * | 1988-06-29 | 1994-10-26 | 三菱電線工業株式会社 | Radiation resistant multiple fibers |
EP0360479B1 (en) * | 1988-09-21 | 1992-02-26 | AT&T Corp. | Method of producing a glass body |
JPH02124739A (en) * | 1988-10-31 | 1990-05-14 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Synthetic quartz glass and its production |
US5047076A (en) * | 1988-12-07 | 1991-09-10 | Sip - Societa Italiana Per L-Esercizio Delle Telecomunicazioni P.A. | Method of fabricating optical fibres by solution-doping |
BE1004293A3 (en) * | 1989-07-20 | 1992-10-27 | Solvay | Method for producing composite metal oxide, powder composite metal oxide and ceramic materials. |
US5284500A (en) * | 1989-10-31 | 1994-02-08 | Fujitsu Limited | Process for fabricating an optical fiber preform |
EP0611732B1 (en) * | 1989-10-31 | 1997-10-08 | Fujitsu Limited | Process for fabricating an optical fiber preform |
JPH0823645B2 (en) * | 1989-11-24 | 1996-03-06 | 松下電器産業株式会社 | Non-linear optical thin film and manufacturing method thereof |
US5023208A (en) * | 1989-12-19 | 1991-06-11 | Orion Laboratories, Inc. | Sol-gel process for glass and ceramic articles |
US5240488A (en) * | 1992-08-14 | 1993-08-31 | At&T Bell Laboratories | Manufacture of vitreous silica product via a sol-gel process using a polymer additive |
US6528441B1 (en) * | 1992-10-28 | 2003-03-04 | Westinghouse Savannah River Company, L.L.C. | Hydrogen storage composition and method |
US5364427A (en) * | 1993-07-16 | 1994-11-15 | At&T Bell Laboratories | Manufacture of optical fiber using sol-gel |
US5567622A (en) * | 1995-07-05 | 1996-10-22 | The Aerospace Corporation | Sensor for detection of nitrogen dioxide and nitrogen tetroxide |
KR100229900B1 (en) * | 1997-03-10 | 1999-11-15 | 윤종용 | Method for making silica glass |
DE19810132C2 (en) * | 1997-03-10 | 2002-02-07 | Samsung Electronics Co Ltd | Device and method for producing a tubular glass monolith using a sol-gel process |
CA2300147C (en) * | 1997-08-13 | 2008-10-14 | Trustees Of Princeton University (The) | Sol-gel coated polarization vessels |
US6334338B1 (en) | 1998-07-02 | 2002-01-01 | Lucent Technologies Inc. | Sol gel process of making a fiber preform with removal of oxide particles |
KR100322132B1 (en) | 1999-01-29 | 2002-01-29 | 윤종용 | Silica glass composition for sol-gel process |
ITNO990004A1 (en) * | 1999-03-08 | 2000-09-08 | Gel Design And Engineering S R | SOL-GEL PROCESS FOR THE PRODUCTION OF CONTAINING AND ADERENTIAD ARTICLES AND AN INCOMPRESSABLE CYLINDRICAL INSERT AND MANUFACTURES SO OBTAINED. |
KR100549422B1 (en) * | 1999-03-16 | 2006-02-06 | 삼성전자주식회사 | silica glass composition and manufacturing method of silica glass using the same |
US6648130B1 (en) * | 1999-08-11 | 2003-11-18 | Medi-Physics, Inc. | Hyperpolarized gas transport and storage devices and associated transport and storage methods using permanent magnets |
KR100323821B1 (en) * | 1999-08-26 | 2002-02-19 | 윤종용 | Manufacture method for silica glass of tube type |
DE10196206T1 (en) * | 2000-05-16 | 2003-07-17 | Lee Yoon Woo | Process for the production of foam glass for refractory thermal insulation material |
EP1167309B1 (en) * | 2000-06-28 | 2006-10-18 | Japan Super Quartz Corporation | Synthetic quartz powder, its production process, and synthetic quartz crucible |
IT1318617B1 (en) * | 2000-07-10 | 2003-08-27 | Novara Technology Srl | SOL-GEL PROCESS FOR THE PRODUCTION OF LARGE DRIED GELS AND DERIVED GLASS. |
DE10141103B4 (en) * | 2001-08-22 | 2007-01-18 | Schott Ag | Process for producing optical glasses and colored glasses at low temperatures |
US7001568B2 (en) * | 2002-02-01 | 2006-02-21 | Simax Technologies, Inc. | Method of removing liquid from pores of a sol-gel monolith |
US20030147606A1 (en) * | 2002-02-01 | 2003-08-07 | Shiho Wang | Sol-gel-based optical preforms and methods of manufacture |
US7000885B2 (en) * | 2002-02-01 | 2006-02-21 | Simax Technologies, Inc. | Apparatus and method for forming a sol-gel monolith utilizing multiple casting |
US20040194511A1 (en) * | 2002-02-01 | 2004-10-07 | Chih-Hsing Cheng | Sol-gel-derived halogen-doped glass |
ATE496011T1 (en) * | 2008-08-08 | 2011-02-15 | Orion Tech Anstalt | SOL-GEL PROCESS FOR PRODUCING MONOLITHIC OBJECTS FROM QUARTZ GLASS |
PL409679A1 (en) * | 2014-10-06 | 2016-04-11 | Wrocławskie Centrum Badań Eit + Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Method for producing expanded silicates with additives of magnetic properties and expanded silicate produced by this method |
EP3034476A1 (en) * | 2014-12-16 | 2016-06-22 | Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG | Method for the preparation of synthetic quartz glass with the use of a cleaning device |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2041913A (en) * | 1979-01-19 | 1980-09-17 | Hitachi Ltd | Process of producing mother rod for optical fibre |
EP0032594A2 (en) * | 1980-01-21 | 1981-07-29 | Hitachi, Ltd. | Method for producing silica glass |
GB2075003A (en) * | 1980-04-28 | 1981-11-11 | Hitachi Ltd | Method for Producing Optical Glass |
FR2506285A1 (en) * | 1981-05-22 | 1982-11-26 | Hitachi Ltd | PROCESS FOR THE PREPARATION OF POROUS BODIES BY HYDROLYSING A MIXTURE, COMPRISING A SILICA GEL, AND DRYING |
GB2103202A (en) * | 1981-07-31 | 1983-02-16 | Western Electric Co | Fabrication of sintered high-silica glasses |
EP0084438A2 (en) * | 1982-01-15 | 1983-07-27 | Corning Glass Works | Method of forming glass or ceramic article |
US4426216A (en) * | 1982-01-06 | 1984-01-17 | Hitachi, Ltd. | Process for producing optical glass |
EP0107943A1 (en) * | 1982-10-29 | 1984-05-09 | Dow Corning Corporation | Carbon-containing monolithic glasses prepared by a sol-gel process |
GB2140408A (en) * | 1982-12-23 | 1984-11-28 | Suwa Seikosha Kk | Process for producing quartz glass |
EP0147029A1 (en) * | 1983-12-22 | 1985-07-03 | AT&T Corp. | Fabrication of high-silica glass article |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3853521A (en) * | 1973-03-29 | 1974-12-10 | Int Standard Electric Corp | Method for making glass optical fibre preform |
US4173459A (en) * | 1976-08-30 | 1979-11-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for producing a light conducting fiber |
FR2429040A1 (en) * | 1978-06-23 | 1980-01-18 | Editions Filmees | PREFORM MANUFACTURING METHOD FOR OPTICAL FIBERS |
EP0029590B1 (en) * | 1979-11-21 | 1984-03-21 | Hitachi, Ltd. | Method for producing optical glass |
FR2490211B1 (en) * | 1980-09-17 | 1990-09-21 | Passaret Michel | |
US4574063A (en) * | 1983-05-09 | 1986-03-04 | Corning Glass Works | Method of forming glass or ceramic article |
JP2587605B2 (en) * | 1983-06-27 | 1997-03-05 | コ−ニング・グラス・ワ−クス | Method of manufacturing glass or ceramic products |
GB2165534B (en) * | 1984-10-05 | 1988-10-19 | Suwa Seikosha Kk | Method of preparing parent material for optical fibres |
-
1985
- 1985-09-20 GB GB08523302A patent/GB2165233B/en not_active Expired
- 1985-10-01 US US06/782,333 patent/US4680045A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-10-03 FR FR8514655A patent/FR2571357A1/en not_active Withdrawn
- 1985-10-03 DE DE19853535375 patent/DE3535375A1/en active Granted
- 1985-10-04 AU AU48311/85A patent/AU581687B2/en not_active Ceased
-
1987
- 1987-07-13 US US07/072,503 patent/US4786302A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2041913A (en) * | 1979-01-19 | 1980-09-17 | Hitachi Ltd | Process of producing mother rod for optical fibre |
EP0032594A2 (en) * | 1980-01-21 | 1981-07-29 | Hitachi, Ltd. | Method for producing silica glass |
GB2075003A (en) * | 1980-04-28 | 1981-11-11 | Hitachi Ltd | Method for Producing Optical Glass |
FR2506285A1 (en) * | 1981-05-22 | 1982-11-26 | Hitachi Ltd | PROCESS FOR THE PREPARATION OF POROUS BODIES BY HYDROLYSING A MIXTURE, COMPRISING A SILICA GEL, AND DRYING |
GB2103202A (en) * | 1981-07-31 | 1983-02-16 | Western Electric Co | Fabrication of sintered high-silica glasses |
US4426216A (en) * | 1982-01-06 | 1984-01-17 | Hitachi, Ltd. | Process for producing optical glass |
EP0084438A2 (en) * | 1982-01-15 | 1983-07-27 | Corning Glass Works | Method of forming glass or ceramic article |
EP0107943A1 (en) * | 1982-10-29 | 1984-05-09 | Dow Corning Corporation | Carbon-containing monolithic glasses prepared by a sol-gel process |
GB2140408A (en) * | 1982-12-23 | 1984-11-28 | Suwa Seikosha Kk | Process for producing quartz glass |
EP0147029A1 (en) * | 1983-12-22 | 1985-07-03 | AT&T Corp. | Fabrication of high-silica glass article |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2571358A1 (en) * | 1984-10-05 | 1986-04-11 | Suwa Seikosha Kk | PROCESS FOR THE PREPARATION OF OPTICAL FIBER PREFORMS |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3535375C2 (en) | 1993-03-18 |
US4786302A (en) | 1988-11-22 |
AU4831185A (en) | 1986-04-10 |
DE3535375A1 (en) | 1986-04-10 |
AU581687B2 (en) | 1989-03-02 |
GB2165233A (en) | 1986-04-09 |
GB2165233B (en) | 1988-03-09 |
US4680045A (en) | 1987-07-14 |
GB8523302D0 (en) | 1985-10-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FR2571357A1 (en) | PROCESS FOR PREPARING SILICA TUBULAR GLASS | |
FR2571358A1 (en) | PROCESS FOR THE PREPARATION OF OPTICAL FIBER PREFORMS | |
FR2571356A1 (en) | PROCESS FOR PREPARING DOPED SILICA GLASS | |
EP0067741B1 (en) | Preparation of monolithic silica aerogels, aerogels so obtained and use thereof in the preparation of silica glass articles and thermally isolating materials | |
JP3708238B2 (en) | Manufacturing method of gradient index optical element | |
FR2577211A1 (en) | PROCESS FOR PREPARING SILICA GLASS | |
EP0778075B1 (en) | Process for the preparation of porous glass supported zeolite membranes | |
JP2001524064A (en) | Germanium-doped silica-forming feedstock and method | |
EP1258456A1 (en) | Silica glass formation process | |
KR100789124B1 (en) | A high-purity pyrogenically prepared silicon dioxide, a process for the preparation of the same, and a silica glass and articles obtained by using the same | |
AU759015B2 (en) | Sol-gel process for producing a dried gel adhering to an insert and products obtainable thereby | |
US8763430B2 (en) | Method for manufacturing grin lens | |
WO1994025406A1 (en) | Method for the fabrication of transparent dense glasses obtained from silicone alkoxydes or metal alkoxydes by the sol-gel route, and glasses obtained according to such method | |
JPS6296339A (en) | Production of optical fiber preform | |
FR2484396A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING GLASS FILM USING A SOLUTION CONTAINING SILICON ALCOHOLATE | |
JP2832213B2 (en) | Manufacturing method of optical glass | |
EP2643270B1 (en) | Preparation of stable metal oxide sols, of use in particular for the manufacture of thin films having optical and abrasion-resistant properties | |
JPH0359013B2 (en) | ||
JP2581612B2 (en) | Method for producing doped silica particles | |
JPS6191023A (en) | Production of tubular quartz glass | |
JPS62288122A (en) | Production of glass body by sol-gel method | |
JPS638053B2 (en) | ||
EP1258457A1 (en) | Silica glass formation process | |
JPH02124734A (en) | Production of inorganic fiber | |
JPS61106428A (en) | Preparation of glass |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |